不同桉树肥料利用率差异及根系转录组比较研究

发布时间：2020-10-25 22:42

　　 桉树(Eucalypts)是我国重要的速生树种,到2013年我国桉树人工林面积约450万公顷占我国总人工林面积的5.8%,年产木材约占我国木材生产总量的20%,保障了我国木材和生态安全。本文通过比较在相同的土壤和施肥管理条件下1年生的9种桉树(大花序桉、粗皮桉、托里桉、大叶桉、赤桉、巨桉、尾叶桉、窿缘桉、细叶桉)的生物量构成特点、养分累积分配规律、肥料利用率差异和根系形态特征,选取肥料利用率差异最大的2种桉树的根系进行转录组测序,获得转录组信息并且进行拼接组装,比较其在转录组序列水平的差异,在基因表达水平上初探桉树养分利用差异机制,获得主要结果如下:(1)9种1年生桉树中,赤桉的生物量最大,为每株711.20 g,其次是托里桉、粗皮桉、巨桉、大叶桉、细叶桉、尾叶桉和大花序桉,窿缘桉的生物量最小,为每株69.20 g。在各器官中,干或叶部生物量分配比例较大,皮或枝生物量分配比例较小。赤桉、托里桉、粗皮桉等生物量较大的桉树,其根部(地下部分)生物量分配比例也较大,而生物量最小的大花序桉和窿缘桉,地下部分生物量分配比例较小。(2)9种桉树根、干、皮、叶、枝5种器官中,叶片中氮、磷、钾含量均最高,枝、皮和根次之,树干的最低。5种器官中三种元素含量均表现为氮素和钾素较高,而磷含量较低。9种桉树营养元素累积量和所需氮磷钾元素比例不同,赤桉的营养元素累积量最大,氮、磷、钾累积量比例为12.96:1:11.37,其次是托里桉、巨桉、大叶桉、粗皮桉、细叶桉、尾叶桉,氮磷钾累积量比例分别为10.11:1:8.74、12.05:1:7.74、10.57:1:9.30、11.33:1:8.01、11.33:1:7.80、12.71:1:10.26,大花序桉和窿缘桉营养元素累积量最小,氮、磷、钾累积量比例分别为12.68:1:7.24和11.75:1:8.80。(3)9种桉树氮利用率范围为0.80%~7.69%,磷利用率范围为0.11%~1.32%,钾利用率范围为0.61%~10.38%,赤桉的氮、磷、钾利用率均最高,大花序桉最低。(4)9种桉树根系长度、表面积、体积、连接数量4个指标两两相关性极显著,赤桉这4个指标均大于其它树种,大花序桉和窿缘桉最小;不同树种间平均直径差异不显著,平均直径与表面积和体积正相关性不显著,与长度和连接数量呈负相关;分形维数赤桉最大(1.60),细叶桉的分形维数最小,仅1.32,分形维数与根系体积和连接数量显著正相关。(5)9种桉树中细根(d≤2.0mm)根系长度最大,中根(2.0~10.0mm)根系表面积最大,粗根(≥10.0mm)体积最大。9种桉树细根根系长度、表面积、体积、N利用率、P利用率、K利用率和总生物量两两之间存在极显著正相关,相关系数为0.551~0.994,根系形态指标与养分吸收之间存在较强的正相关关系。综合来看,1年生赤桉的根系养分吸收能力优于其它8种同龄桉树,其次为粗皮桉、巨桉、细叶桉、大叶桉、托里桉、尾叶桉、大花序桉和窿缘桉。(6)对肥料利用率差异最大的大花序桉和赤桉的根系进行转录组测序,共得到16.41Gb有效数据。2桉树共有9 544对单拷贝同源基因,其中有1 810对Ka/Ks值大于0.5,受到正向选择,这些正向选择基因富集在“代谢过程”、“细胞过程”、“单一有机体过程”、“生物调节”、“结合”、“催化活性”、“细胞”、“细胞部分”等,这些正向选择基因是引起大花序桉和赤桉在耐贫瘠性、盐分胁迫以及对肥料利用率差异的可能原因。正向选择基因中碳酸酐酶CA基因和环核苷酸门控通道CNGCs基因在应对养分和环境胁迫方面特别值得关注。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S792.39
【部分图文】：

图 2-1 总 RNA 琼脂糖凝胶电泳-1 Agarose gel electrophoresis of tRaw reads），通过数据过滤处理et al., 2011）对干净读序进选择每条转录本序列中最长的-redundant Protein Sequence DSwiss-Prot protein Sequencef Genes and Genomes, 京都基s of Proteins, 蛋白直系同源数基因的相似性得到功能注释

cb b babb cbededd00.21 2 3 4 5 6 7 8 9babaa aab abbaecbcabadececdcdaa aabcabdbc00.050.10.150.20.250.30.350.40.451 2 3 4 5 6 7 8 9累积量(g·株皮1-）kinScumauationlg·plant(1-）Cabbcab0.50.60.70.80.91-）uationlg·plant(1-）E

图 5-4 基因家族韦恩图Figure 5-4 Gene family Wayne diagramL 表示大花序桉。camaldulensis and ECL represent E. cloeziana.拷贝同源基因分析源基因，按照其对应的基因家族在各物种中的同源基因两类基因集，总共找到 9 544 对单拷序列比对，利用 Ka/Ks Calculator Toolbox（版替换/同义替换）值，其中有 8 929 对单拷贝同有 ka 或 ks 值。这 8929 对单拷贝同源基因的
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本文编号：2856065