《广西植物》编辑部 -->专题：马尾松研究

马尾松与格木混交林及其纯林土壤碳水化合物活性酶基因分布特征

2025/10/31 22:04:45

为研究降解土壤不同来源(植物、微生物)成分的碳水化合物活性酶(CAZymes)基因丰度,对针叶林改造成阔叶林或针阔混交林后的响应,该文对南亚热带马尾松林、格木林、马尾松-格木混交林不同土壤深度(0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)的宏基因组数据进行分析,结合土壤理化性质,探究降解植物和微生物成分的CAZymes基因丰度对不同林分不同土壤深度的响应,并分析其主导调控因子。结果表明:(1)林分改造后,降解植物成分的CAZymes基因(GH116、GH115和AA5)丰度显著提高,与土壤有机碳(SOC)、C/N和微生物生物量碳(MBC)含量显著相关。(2)马尾松-格木混交林中GH102、GH25基因具有显著优势,表明针阔混交林中降解微生物成分的能力相较其他2个林分更强,3个林分土壤中降解植物和微生物成分的CAZymes基因丰度基本随土层深度增加而降低,主要与SOC含量的显著正效应有关。(3)随着3个林分生长至后期,微生物源碳对SOC的贡献可能逐渐大于植物源碳,并且细菌源成分贡献最大。综上认为,CAZymes基因分布与SOC含量密切相关,与纯林相比,马尾松-格木混交林中的GH102、GH25基因优势显著,其碳储存潜力可能更高。该研究结果对评估人工林生态系统的土壤碳储存潜力具有一定指导意义。

马尾松花粉超低温保存的生理响应及转录组分析

2025/10/31 22:04:45

为初步解析马尾松花粉对超低温保存的生理响应及相关代谢机制,该文以马尾松花粉为研究对象,在-196 ℃液氮进行超低温保存并分析冷存过程中[冻存前(CK)、液氮冻存后(LD)、化冻后(HD)]与活性氧(ROS)相关的生理指标及转录组数据。结果表明:(1)马尾松花粉超低温保存的最适含水量为3.96%,该含水量下将花粉直接投入液氮保存至少48 h,冻存前后花粉存活率分别为78.54%和73.80%。(2)超氧化物歧化酶(SOD),抗坏血酸过氧化物酶(GSH),谷胱甘肽(APX),抑制羟自由基能力4个指标在冻存前后差异显著。(3)转录组测序共获得65.60 Gb过滤数据,有38 505个基因比对到参考基因组(47.84%),CK vs LD、CK vs HD、LD vs HD的差异表达基因(DEGs数量分别为232、268、218个)。GO和KEGG分析表明,应激响应(response to stimulus)和抗氧化活性(antioxidant activity)等GO term显著富集; 植物激素信号转导、MAPK信号途径、淀粉和蔗糖代谢、果糖和甘露醇代谢、过氧化物酶体等KEGG途径显著富集,从这些途径中进一步筛选到10个可能与冷冻保存过程中损伤和修复有关的基因。该研究结果为马尾松种质资源高效利用和安全保存提供了技术手段,也为进一步解析冷冻保存损伤的分子机制提供参考。

马尾松PmWRKY2和PmWRKY6基因生物信息学及表达分析

2025/10/31 22:04:45

WRKY家族是高等植物中最大的转录因子家族之一。课题组前期研究发现WRKY家族基因在马尾松响应虫害、生长发育、干旱胁迫等方面发挥重要作用,为进一步研究WRKY家族基因的生物学功能和响应外源激素情况,该研究对PmWRKY2和PmWRKY6基因生物信息学特征进行分析,并利用qPCR技术对其在脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和赤霉素(GA)等外源激素和钙离子处理下的表达模式进行研究。结果表明:(1)PmWRKY2和PmWRKY6蛋白分别编码667个和575个氨基酸,亚细胞均定位于细胞核,2个基因N端均含有高度保守的WRKYGQK七肽结构,C端含有锌指结构,属于WRKY转录因子家族。(2)在进化关系上,PmWRKY2和PmWRKY6蛋白与同为裸子植物油松的PtXG20020.1和Pt2G29990.1蛋白关系最近。(3)与CK相比,4种激素处理和相应添加Ca²⁺处理均能显著诱导PmWRKY2和PmWRKY6基因表达,其表达量均在处理后期达到峰值; 在单独Ca²⁺处理下,2个基因均呈先下降后上升的表达趋势,其中Ca²⁺处理前期能显著诱导PmWRKY2基因表达,处理后期与CK无显著性差异,而PmWRKY6基因的表达量在整个处理过程中均显著高于CK。上述结果表明, PmWRKY2和PmWRKY6基因均能响应不同外源信号物质,但表达模式存在差异。

菌根化马尾松转录组差异分析

2025/10/31 22:04:45

外生菌根菌可以促进宿主植物在胁迫环境下的生长及生理活性,而这个过程往往依赖于共生系统复杂的分子调控模式。为了更好地研究外生菌根菌对马尾松生长适应的分子机制,该研究以未接种条件下的马尾松为对照组,测定菌根化马尾松幼苗生长量、叶绿素含量及抗氧化酶含量,利用转录组技术手段比较分析了接种处理和未接种处理之间差异表达基因,并对差异表达基因进行功能注释和代谢通路分析。结果表明:(1)与未接种外生菌根菌马尾松相比,菌根化马尾松地上部分生物量及根长显著提高(P<0.05),叶绿素a、叶绿素b及过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性等生理指标也显著增强(P<0.05)。(2)共获得104 467 条Unigenes,Nr 和GO数据库的Unigene 数量最多,分别为66 641(63.79%)和57 483(55.03%),KOG 数据库的Unigene数量最少,占总量的11.71%。(3)共筛选到2 520个基因差异表达显著,与未接种处理相比,接菌组1 611个基因上调表达,909个基因下调表达。(4)GO 注释及KEGG 通路富集分析结果显示,大多数差异表达基因集中在能量代谢、次生代谢物生物合成及谷胱甘肽代谢途径等信号通路上,参与了马尾松的菌根形成、宿主植物的生长发育、细胞光合色素合成等,对于维持高水平的抗氧化物具有积极作用。以上结果揭示了接种外生菌根菌对马尾松之间的互作机制,探究了褐环乳牛肝菌对马尾松菌根形成过程中相关代谢通路及关键酶基因的影响,为后期开展马尾松菌根共生抗性基因筛选奠定了基础。