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当期目录

    2022年 第42卷 第1期    刊出日期:2022-01-20
    上一期   
    植物分类学
    浙江忍冬属植物新资料
    陈征海, 谢文远, 鲁益飞, 刘胜龙, 金孝锋
    2022, 42(1):  1-11.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.001
    摘要 ( 333 )   HTML ( 30)   PDF (6903KB) ( 157 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    报道了浙江忍冬科(Caprifoliaceae)忍冬属(Lonicera L.)植物分类研究的若干新发现:排除了L. macrantha在我国的分布和细毡毛忍冬(L. similis)在浙江的分布;恢复了L. guillonii的种级地位,并将异毛忍冬(L. macrantha var. heterotricha)作为其新异名,将灰毡毛忍冬(L. macranthoides)组合为其变种;描述了一新种——华大花忍冬(L. sinomacrantha)和一新变型——红花菰腺忍冬(L. hypoglauca f. pulchra),编制了浙江产大花忍冬复合群的分类检索表。

    研究报告
    ‘圣诞快乐’朱顶红花芽分化研究
    李心, 杨柳燕, 王桢, 孙翊, 许俊旭, 张永春
    2022, 42(1):  12-20.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.002
    摘要 ( 411 )   HTML ( 30)   PDF (5070KB) ( 254 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    采用解剖观测和石蜡切片技术,对朱顶红品种‘圣诞快乐’花芽生长情况、花器官分化和性细胞分化过程进行了研究,以明确朱顶红花芽分化特征,为其花发育、花期调控、杂交育种和系统分类研究提供理论依据。结果表明:‘圣诞快乐’朱顶红每年产生2个花序芽,在第2年完成其内花芽花器官分化,经过低温作用后于第3年盛开,其中第2个花序偶有败育发生;花器官分化过程包括花原基分化期、外花被原基分化期、内花被原基分化期、雄蕊原基分化期、心皮原基分化期,对应的花芽大小分别约为0.02、0.05、0.1、0.2、0.3 cm,所有花器官均为螺旋状向心式发生;朱顶红花药4室,花药壁从外至内由表皮、药室内壁、中层和绒毡层组成,绒毡层类型为分泌型,小孢子减数分裂类型为连续型,四分体排列方式为十字交叉型,成熟花粉粒为2-细胞型;朱顶红雌蕊3心皮,下位子房,中轴胎座,3心室,每室两列倒生胚珠,胚珠为双珠被,厚珠心,具葱型胚囊。

    碳源等因素对湿地松优良无性系胚性愈伤组织增殖的影响
    高启阳, 黄宇龙, 郭文冰, 赵奋成, 刘阳
    2022, 42(1):  21-28.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.003
    摘要 ( 218 )   HTML ( 25)   PDF (962KB) ( 81 )  
    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    探究碳源等主要因素对湿地松胚性愈伤组织增殖的影响,为进一步提高其增殖效率提供技术方法和理论依据。利用优良无性系PEE3-13的胚性愈伤组织,研究不同种类及浓度的碳源、不同pH、有机氮源谷氨酰胺及其替代物丙谷二肽对其增殖的影响。结果发现培养基pH和碳源种类对其增殖的影响显著,实际pH范围为5.68~6.28时,最适宜胚性愈伤组织的生长,使用30 g·L-1白砂糖作为碳源时达到最高增殖率。丙谷二肽不能替代谷氨酰胺,添加450 mg·L-1谷氨酰胺时,胚性愈伤组织的增殖率最高、活力最好。当增殖培养基中使用 30 g·L-1白砂糖、添加450 mg·L-1的谷氨酰胺,实际pH为5.68~6.28时,最适宜该无性系胚性愈伤组织的增殖,增殖率最大可达到851.27%。

    毛竹扩展蛋白基因的鉴定及其表达分析
    马霜, 王博雅, 曹颖, 胡尚连, 高志民
    2022, 42(1):  29-38.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.004
    摘要 ( 263 )   HTML ( 26)   PDF (2877KB) ( 164 )  
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    为全面了解毛竹中扩展蛋白的分子特征和表达模式,本研究利用生物信息学方法在毛竹基因组中共鉴定出43个扩展蛋白基因家族成员,属于4个亚家族(EXPA、EXPB、EXLA和EXLB),分别包含18、17、7和1个成员,分布在37个Scaffold上。除PeEXPA1没有内含子和PeEXLB1含有11个内含子外,其它毛竹扩展蛋白基因的内含子为1~5个。毛竹扩展蛋白基因编码蛋白长度为91~508个氨基酸,所有的氨基酸都具有高频密码子,大部分蛋白为碱性亲水性蛋白。大部分毛竹扩展蛋白二级结构中β转角占比例最少,而β折叠占比例最大,各亚家族多数成员具有类似的三级结构。qRT-PCR结果表明,18个EXPA亚家族成员在不同组织表达存在明显差异,除PeEXPA2PeEXPA6外其它基因表达的最高值均出现在叶片中,表明它们可能在叶片生长过程中发挥着重要作用。

    核桃JrNPR1基因的克隆与抗病响应潜力
    马凯恒, 何佳凝, 谢牧洪, 任斌, 黄倩雪, 杨桂燕
    2022, 42(1):  39-46.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.005
    摘要 ( 254 )   HTML ( 25)   PDF (1624KB) ( 101 )  
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    病程相关基因非表达子NPR1(Nonexpressor of pathogenesis-related gene 1)基因,在植物抗病过程中起核心调控作用。核桃(Juglans regia)是我国乡村振兴的重要经济油料树种,其生长和产量严重受病虫害制约。为探索核桃抗病生理机制,筛选抗病基因,以‘香玲’核桃为试材,克隆获得JrNPR1基因,对其基本生物信息和病害响应进行分析,预测JrNPR1响应病害的功能。结果显示:JrNPR1基因开放读码框(ORF)长1 782 bp,包含593个氨基酸,理论等电点为6.40;与杨梅(Morella rubra)、蓖麻(Ricinus communis)等同源蛋白进行多序列比对,发现均有NPR1-like-C保守结构域,且JrNPR1与杨梅和欧洲栓皮栎(Quercus suber)等的同源蛋白具有较近的进化关系。其上游1 233 bp启动子中含有多种与植物抗病相关的顺式作用元件,如,WRKY71OS。在胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)、矩圆黑盘孢菌(Melanconium oblongum)、黄单胞菌(Xanthomonas campestris)等病原处理下,JrNPR1被显著诱导,且其表达在水杨酸(Salicylic acid,SA)存在下高出单一病原处理的1.31~178.89倍。表明JrNPR1基因可能是抵抗核桃炭疽病、枝枯病、细菌性黑斑病的重要基因,且涉及SA信号通路。

    楸树CbuATX1CbuATX1-likeCbuATX2基因克隆及生物信息学分析
    赵佳明, 樊二勤, 刘轶, 王智, 王军辉, 曲冠证
    2022, 42(1):  47-61.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.006
    摘要 ( 252 )   HTML ( 0)   PDF (6708KB) ( 111 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    开花是高等植物内部遗传因素和外界环境因素共同调节完成的复杂生命过程,是植物进入生殖生长从而具备遗传能力和繁殖能力的象征。使用PCR技术,以楸树(Catalpa bungei)混合芽cDNA为模板分别克隆CbuATX1CbuATX1-likeCbuATX2 3个基因,并利用相关生物信息学软件对这3个基因编码的蛋白质结构进行预测,同时对基因的启动子序列进行顺式作用元件分析,通过qRT-PCR技术检测3个基因在楸树混合芽不同发育时期的表达量。结果表明:CbuATX1的CDS全长为726 bp,编码241个氨基酸,存在跨膜运输结构,属于HMA蛋白家族,与芝麻(Sesamum indicum)、甜菜(Beta vulgaris)亲缘关系较近。CbuATX1-like的CDS全长为801 bp,编码266个氨基酸,存在跨膜运输结构,属于HMA蛋白家族,与胡萝卜(Daucus carota)、欧洲橄榄(Olea europaea)亲缘关系较近。CbuATX2的CDS全长为1 554 bp,编码517个氨基酸,不存在跨膜运输结构,属于PWWP蛋白家族,与马尾草(Erythranthe guttatus)亲缘关系较近。这3个基因启动子均含有多个真核生物启动子的基本元件,如CAAT-box和TATA-box等,此外,还含有光响应、低温响应、生长素响应,以及与干旱诱导相关的MYB结合位点等3个基因与光响应密切相关,还可能参与外界环境胁迫响应等过程。qRT-PCR结果显示,上述3个基因在1年生普通楸树无性系9-1和突变株系-百日花楸树不同发育时期的表达量呈现显著差异。通过以上研究以期能够进一步阐述百日花楸树开花的性状,为楸树开花机制的研究和楸树的定向遗传改良提供理论支持。

    城市绿化带植被覆盖度对盐碱地土壤盐分的调节
    彭晓莉, 吴旺泽, 沈娟, 成宏斌, 贺江涛
    2022, 42(1):  62-70.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.007
    摘要 ( 293 )   HTML ( 24)   PDF (1004KB) ( 174 )  
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    城市绿化带土壤盐渍化成为近年来城镇化发展亟待解决的环境问题,本试验系统研究兰州新区城市绿化带植被覆盖度和不同肥力措施对盐碱地盐分的调节。结果表明“七叶树(Aesculus chinensis Bunge)+花叶楸(Catalpa bungei C.)+四季玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)”的景观组合Ⅱ,在有机肥添加微生物菌剂的处理下,一个生长季平均植被覆盖度高达70.06%,表土脱盐率能达到53.51%,而“裸地”对照仅分别为20.62%和5.46%。景观组合Ⅱ处理pH值和电导率分别下降了12.54%和63.83%,“裸地”仅下降了3.14%和12.28%。相关性分析(P<0.05)表明,植被覆盖度与土壤含盐量(r=-0.949)高度负相关,与土壤有机质(r=0.887)和全氮(r=0.853)高度正相关。本研究认为,通过增加绿化带植被覆盖度、改善土壤肥力能有效改良盐碱地土壤盐分。

    民勤绿洲—荒漠过渡带植物叶性状的研究
    王飞, 郭树江, 樊宝丽, 韩福贵, 王方琳, 张卫星, 张裕年
    2022, 42(1):  71-80.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.008
    摘要 ( 264 )   HTML ( 24)   PDF (701KB) ( 50 )  
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    以民勤绿洲—荒漠过渡带20种主要植物为研究对象,通过对叶片6个功能性状的测定,分析荒漠植物叶性状的变异及相关性,比较不同功能群植物叶性状的差异性,探讨荒漠植物对环境的适应性,为该地区植被的恢复和重建提供理论依据。结果表明:①叶性状存在种间差异且变异程度不同,变异范围为14.11%~47.63%,叶绿素含量(ChlC)变异系数最大,叶片全氮含量(LCC)变异系数最小。②叶干物质含量(LDMC)与ChlC、LCC均呈极显著正相关(P<0.01),ChlC与LCC呈极显著正相关(P<0.01),其他叶性状间相关性不显著。③不同功能群植物叶性状存在显著差异。其中,豆科植物叶片LDMC、ChlC、LCC极显著高于藜科植物(P<0.01)。草本植物叶片比叶面积(SLA)极显著高于灌木植物叶片(P<0.01)。一年生植物叶片SLA、LNC显著高于多年生植物(P<0.05);多年生植物叶片LDMC极显著高于一年生植物(P<0.01);多年生植物叶片C含量显著高于一年生植物(P<0.05)。C3植物叶片LDMC、ChlC显著高于C4植物(P<0.05);C4植物叶片δ13C极显著高于C3植物 (P<0.01);C3植物叶片LCC极显著(P<0.01)高于C4植物。

    3种天然二萜的化感作用及机制的研究
    郇兆蔚, 欧巧明, 丁兰
    2022, 42(1):  81-92.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.009
    摘要 ( 251 )   HTML ( 22)   PDF (1087KB) ( 110 )  
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    以黑麦草(Lolium perenne L.)和莴苣(Lacutuca sativa L.)为受试植物,研究了3种对映—贝壳杉烷二萜wangzaozin A、leukamenin E和weisiensin B对受试植物种子萌发、幼苗生长、叶绿素和膜损伤的影响,旨在评估3种二萜的化感作用潜能。结果显示:不同浓度的3种二萜对黑麦草和莴苣种子的萌发稍有降低,但明显延迟种子萌发时间;较高浓度下,3种二萜对黑麦草和莴苣幼苗的根长、苗长、鲜质量和干质量均有显著的抑制作用,并显示了浓度依赖性;同时,3种二萜显著降低黑麦草和莴苣幼苗叶片叶绿素a和叶绿素b含量,显著升高丙二醛(MDA)含量和相对电导率,而相对含水量呈下降趋势。上述结果表明,3种二萜通过影响受试植物的光合作用能力,引起细胞膜氧化损伤,导致叶片保水性降低,抑制受试植物幼苗的生长。

    白桦BpERF98基因的遗传转化及非生物胁迫应答反应
    李麒, 闫思宇, 陈肃
    2022, 42(1):  93-103.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.010
    摘要 ( 228 )   HTML ( 23)   PDF (3228KB) ( 110 )  
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    非生物胁迫严重影响植物的生长发育,植物通过内部的分子调控机制抵御这种伤害,其中转录因子发挥了至关重要的作用。从野生型白桦(Betula platyphylla)叶片克隆BpERF98基因,通过农杆菌介导法获得过表达BpERF98的转基因白桦植株。测量转基因白桦和野生型白桦在低温、冻害和盐胁迫下的生理指标并进行差异性分析。通过分析发现,在非生物胁迫下转基因白桦的丙二醛含量及相对电导率均低于野生型株系,且转基因株系SOD和POD活性的增长明显高于野生型株系。结果表明,过表达BpERF98基因可以提高白桦对非生物胁迫的抵御能力,这为研究白桦在非生物胁迫下形成的分子机制及白桦抗性分子育种提供了依据。

    白桦BpPIN5基因启动子组织定位及外源激素应答分析
    杨蕴力, 渠畅, 王阳, 刘桂丰, 姜静
    2022, 42(1):  104-111.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.011
    摘要 ( 231 )   HTML ( 22)   PDF (5049KB) ( 70 )  
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    PIN家族蛋白作为IAA的极性输出载体,在植物胚胎发育、器官发育和向性生长,尤其是植物叶序、叶脉的形成及维管组织分化过程中起关键作用。为了明确白桦(Betula platyphyllaBpPIN5基因对外源激素的应答特性,实验以白桦全基因组DNA为参考,克隆获得BpPIN5基因的上游1 447 bp启动子序列,采用PLACE在线软件对该序列含有的顺式作用元件进行预测,结果表明,BpPIN5启动子序列含有生长素(IAA)、赤霉素(GA)、水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)、乙烯(ET)等不同类型的生长素响应元件。实验构建了pro-BpPIN5::GUS载体进行白桦转基因,GUS组化染色分析显示,BpPIN5启动子在白桦叶裂顶端、细叶脉及根中有转录活性。分别用IAA、GA、MeJA、SA及ABA激素处理转基因白桦,结果显示,BpPIN5启动子对上述5种激素在白桦第1叶片的裂叶边缘、第2叶的叶柄及根组织部位均有应答,且响应变化基本一致。研究结果为揭示白桦BpPIN5基因功能提供参考。

    长白落叶松转录因子LobHLH34克隆及表达分析
    杨宇宁, 董昊, 董实伟, 王乃锐, 宋跃, 张含国, 李淑娟
    2022, 42(1):  112-120.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.012
    摘要 ( 253 )   HTML ( 25)   PDF (2286KB) ( 100 )  
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    为了解转录因子bHLH在长白落叶松(Larix olgensis)中的功能,探究该基因在长白落叶松不同组织中及不同逆境胁迫下的表达特性,从长白落叶松根、茎和叶3个不同部位的转录组数据中获得bHLH34基因全长序列,并设计引物,克隆得到长白落叶松bHLH34基因,其完整的开放阅读框(ORF)长度为696 bp,共编码231个氨基酸。构建亚细胞定位表达载体,瞬时转化毛果杨(Populus trichocarpa)原生质体,在激光共聚焦显微镜下观察显示,LobHLH34基因定位在细胞核内。系统进化树分析结果显示,长白落叶松与云杉(Picea asperata)、卷柏(Selaginella tamariscina)树种该基因的亲缘关系较近。利用qRT-PCR技术分析了bHLH34基因在长白落叶松中的组织表达特异性和应对非生物胁迫的表达。结果表明LobHLH34基因在长白落叶松的根、茎、叶中均有表达,其中在茎部表达量最低,在叶中相对表达量最高。LobHLH34基因在NaCl、PEG和ABA处理时,不同器官中的表达量也有所不同。推测长白落叶松bHLH34基因参与了植物的生长、发育、响应逆境胁迫的过程,且在不同器官中具有特异性。

    不同转化条件对3种农杆菌GFP基因在本氏烟草中瞬时表达的影响
    张悦婧, 李颖, 王娟娟, 庞海龙, 贾凌云, 冯汉青
    2022, 42(1):  121-129.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.013
    摘要 ( 1599 )   HTML ( 34)   PDF (4568KB) ( 857 )  
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    以本氏烟草(Nicotiana benthamiana)为植物材料,分析了不同农杆菌菌株(LBA4404菌株、EHA105菌株、GV3101菌株)、菌液浓度以及侵染时间在瞬时转化过程中对报告基因GFP荧光表达量的影响。结果显示,不同的农杆菌菌株瞬时表达外源基因的最适浓度和时间均有所不同:LBA4404菌株在菌悬液OD600值为0.8时所介导的瞬时表达效率最高;而EHA105和GV3101菌株在菌悬液OD600值为0.6时可达到最高瞬时表达效率。LBA4404菌株所介导的瞬时表达在农杆菌注射后第2天时表达量最高,而EHA105和GV3101菌株所介导的瞬时表达在农杆菌注射后第4天时表达量最高。不同菌株间比较分析表明,LBA4404菌株所介导的瞬时表达效率最高。上述结果表明,农杆菌菌株以及浓度和侵染时间等转化条件均是影响瞬时表达效率的重要因素。

    长白落叶松种子园亲本无性系生长性状变异研究
    张丹丹, 李翔, 王璧莹, 王喜和, 孙权, 吴蕴洋, 李平扬, 李德尧, 李玉磊, 赵曦阳
    2022, 42(1):  130-137.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.014
    摘要 ( 267 )   HTML ( 24)   PDF (617KB) ( 48 )  
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    东北地区多个长白落叶松(Larix olgensis)种子园已经营建多年,但亲本生长情况往往被忽视。本研究以汪清林业局49个长白落叶松亲本无性系为材料,对其多个生长性状进行测定与遗传变异分析,方差分析结果表明49个无性系间的各测定性状差异均达极显著水平,各测定性状表型变异系数和遗传变异系数变化范围分别为7.71%~31.93%和2.05%~12.55%,重复力变化范围为0.44~0.76,高重复力、高变异系数有利于无性系的评价选择;树高、胸径等大部分生长性状的相关性达极显著水平,表明各生长性状在生长发育中相互影响;主成分分析结果表明第一主成分贡献率为61.44%,主要代表生物量性状;依托主成分分析结果对长白落叶松亲本无性系进行综合评价,初步筛选L76、L5、L7、L12和L4等5个优良无性系,这些无性系树高等性状遗传增益变化范围为3.55%~15.50%,入选无性系可以为长白落叶松良种选育提供材料。

    荒漠短命植物不同生长期化学计量特征与生境土壤因子关系分析
    王明明, 庄伟伟
    2022, 42(1):  138-150.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.015
    摘要 ( 290 )   HTML ( 22)   PDF (1237KB) ( 131 )  
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    深入了解荒漠短命植物的化学计量特征,有助于更好地理解生境土壤因子与植物生存策略的关系。以古尔班通古特沙漠广泛分布的尖喙牻牛儿苗(Erodium oxyrrhynchum)、假狼紫草(Nonea caspica)、琉苞菊(Hyalea pulchella)、飘带果(Lactuca undulata)为植物材料,测定不同深度(0~5、5~10、10~15 cm)的土壤理化性质,野外原位多时段采样比较分析4种植物化学计量特征与土壤因子的动态变化及其耦合关系。结果表明:①4种短命植物碳(C)、氮(N)、磷(P)含量普遍较低,化学计量特征存在物种间差异,但在不同生长期内变化规律大致相似。N、P含量从幼苗期到结实期逐渐减少,而C含量则长期趋于稳定。整个生长期内,P、C∶P的变异幅度较大,相反,C、N∶P的变异幅度较小。4种植物在不同生长期的化学计量特征差异与生长期、植物种类存在显著相关性。②0~5 cm土层有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量最高,且随土层的加深逐渐减少。随着植物的生长,0~5 cm土层中SOC和TN含量呈明显增加的趋势,而TP含量却呈现抛物线状变化趋势。在植物不同生长期内,土壤TP含量稳定性最强,SOC、TN的变异性较强,较低的N含量及TN∶TP比显示出该区域土壤属于N素缺乏类型。3个土层土壤在不同生长期的化学计量特征差异受土层、生长期的影响显著。③4种植物与各层次土壤化学计量特征的相关性无一致规律。植物化学计量指标仅与0~10 cm土层SOC、SOC∶TP相关性较强,而大部分化学计量特征间未显示出相关性。上述结果说明植物化学计量特征并非全部由土壤养分特征直接决定,其明显的种间差异显示了植物自身遗传特性在土壤—植物计量特征耦合关系的重要性。

    气候变化对杉木适生区和生态位的影响
    唐兴港, 袁颖丹, 张金池
    2022, 42(1):  151-160.  doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.01.016
    摘要 ( 336 )   HTML ( 25)   PDF (4237KB) ( 122 )  
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    杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国主要的造林树种之一,具有重要的药用、经济和生态服务功能。在全球变暖趋势持续的背景下,气候成为制约物种生存和发展的重要因素,其中空间分布和生态位变化对生态过程的解释至关重要。基于211个杉木分布点和20个环境变量,利用MaxEnt模型和R语言的ecospat软件包对杉木适生区和生态位的变化进行研究,分析杉木对未来气候持续变暖的响应。结果表明杉木当前潜在适生区219.67万km2,约占国土总面积的22.88%,主要分布在我国800 mm等降水量线以东的地区,年均温、昼夜温差日均值和最干月降雨量是影响杉木分布的最主要环境变量。未来杉木适生区分布将沿着经纬度方向迁移,高度和低度适生区面积均不断减少。主成分分析(PCA)表明杉木气候生态位在不同时段不同代表性浓度路径下发生转移和扩展,气候生态位中心将向年均温和最暖季降雨量移动。生态位重叠指数均呈现不断下降的趋势,且RCP8.5情景下的生态位重叠率下降最为明显。结果表明全球气候变暖会改变物种的空间分布区域,并将对现存的生态系统产生不同程度的影响。杉木与气候变化关系的研究拓展了人们对气候变化与植物物种生态特征的认识,为杉木乃至乔木树种的保护和利用提供了理论依据。