马尾松松脂化学组分家系变异及相关分析

【目的】研究马尾松松脂化学组分在家系间的变异以及松脂组分间的相关性,为以松脂品质为目标的马尾松遗传改良工作提供理论依据和指导。【方法】以福建省国有来舟林业试验场11年生马尾松高产脂半同胞家系测定林为研究对象,通过气相色谱/质谱联用技术(GC/MS)检测每株样木树干胸径部位木质部内松脂化学组分的种类和含量,分析这些组分在家系间的遗传变异以及它们之间的遗传相关性,并利用在家系间差异显著的松脂化学组分对所有家系进行聚类。【结果】从马尾松松脂中共检出20种主要化学组分,其中,α-蒎烯、β-蒎烯、长叶烯、β-石竹烯、海松酸、山达海松酸、长叶松酸/左旋海松酸、脱氢枞酸、枞酸和新枞酸为松脂中含量较高的组分。经方差分析发现:单萜中的莰烯和柠檬烯,倍半萜中的长叶环烯、洒剔烯、β-石竹烯和α-石竹烯以及二萜中的海松酸和新枞酸在家系间的差异显著或极显著,家系遗传力为0.45 0.59,意味着通过家系选择,这10个组分的遗传改良可取得较好的成效。对松脂化学组分进行遗传相关分析发现:在单萜类内,β-蒎烯、莰烯和柠檬烯间遗传相关显著或极显著,组分间遗传相关系数为0.59 0.78;在倍半萜内,长叶蒎烯、长叶环烯、洒剔烯和长叶烯之间遗传相关达极显著水平,遗传相关系数为0.67 1.00,β-石竹烯和α-石竹烯遗传相关性也达极显著水平;但在二萜类内和各萜类间,遗传相关性较弱,未达到显著水平。依据在家系间差异显著的10个松脂化学组分将所有家系聚为3类。【结论】马尾松树干木质部松脂共检出20种组分,其中,莰烯、柠檬烯、长叶环烯、洒剔烯、β-石竹烯、α-石竹烯、海松酸和新枞酸受家系影响较大,受中度遗传控制。在单萜、倍半萜类和双萜类内和类间,较强的遗传相关主要出现在单萜和倍半萜类内。     

马尾松3代杂交子代幼林松脂化学组分的GCA/SCA分析

[目的]研究马尾松松脂化学组分的一般配合力(GCA)/特殊配合力(SCA)效应,促进优质脂用马尾松的遗传改良。[方法]利用设置在浙江省淳安县姥山林场的5年生6×6半双列遗传交配设计的马尾松3代种质幼林,通过调查各单株生长性状以及测定松脂化学组分,揭示马尾松松脂化学组分的遗传变异规律及遗传控制方式和它们与生长性状的相关性。[结果]试验材料共检测出23种松脂组分,单萜类、倍半萜类、二萜类组分含量分别占松脂含量的7.29%、1.50%和91.17%。13种平均含量高于松脂总量0.1%且杂交组合间差异显著的马尾松松脂主要组分均表现出显著或极显著的GCA效应,而SCA效应较不显著。除去氢枞酸主要受显性基因效应控制,左旋海松酸/长叶松酸、8,12-枞二烯酸加/显性效应相当外,其余主要组分均是以加性基因效应占主导地位。各松脂主要组分家系遗传力为0.655 0.949,受中度或高度的遗传控制。研究还发现,马尾松松脂单萜主要组分中α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯间呈极显著正相关关系,对其中一种组分的选择可能会带来其它单萜组分的同增或同减。而二萜组分中左旋海松酸/长叶松酸与单萜、倍半萜、二萜组分呈较普遍负相关,与长叶烯、海松醛、去氢枞酸、8,12-枞二烯酸、枞酸和新枞酸则呈极显著的负相关关系,对左旋海松酸/长叶松酸的选择将会对大部分松脂组分产生抑制作用。此外,马尾松多数松脂主要组分与树高、地径相关性并不明显,松脂化学组分与生长似受不同的遗传机制控制,两种性状可能相互独立。[结论]幼龄期马尾松松脂大部分组分具有显著的GCA效应,加性基因效应占主导地位,受中度或高度遗传控制。树高和地径与松脂各组分含量不相关,但部分松脂组分间存在显著的相关性。该结果为马尾松脂用性状的改良提供理论依据。     

基于不同表型特征湿地松松脂成分的分析与评价

利用GC-MS联用技术对不同表型特征的湿地松松脂化学成分进行分析,研究松脂松节油主要的单萜化合物、倍半萜、二萜在高产脂湿地松不同表型松脂中的含量变化。结果表明,A类型含油量最高,而B类型含油量的变异最大,含油量随凝结度的增加而降低;主要单萜和双萜化合物分别是B类型和D类型占比例最大;主要单萜化合物中α-蒎烯含量A类型最高,β-蒎烯含量B类型最高;倍半萜含量仅有D类型为0.1%,其余类型均为痕量;二萜树脂酸占总化合物含量随凝结度增加呈先降后升变化;海松酸型树脂酸含量随凝结度增加而增加,枞酸型树脂酸含量则先降后升;松脂不同表型的差异主要来自于高组分单萜α-蒎烯、β-蒎烯以及二萜树脂酸中的异海松酸和左旋海松酸。     

湿地松与湿加松松脂成分特性的差异

湿加松Pinus elliottii × P.caribaea及其母本湿地松P.elliottii是我国南方重要的脂材两用商品林树种。研究通过比较二者松脂成分与特性的差异,分析湿加松成为广东采脂优势树种的潜力。以广东台山种子园20年生的湿地松与湿加松子代测定林为材料,割脂采集松脂样品,通过气相色谱-质谱技术分析二者松脂成分差异;同时,通过高压蒸汽蒸馏松脂获得松香和松节油,并将以上的松香进行深加工获得138#和145#松香树脂,以及其调配得到的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS),并根据标准测定松香得率与软化点,以了解深加工产品的物理性质。湿加松与湿地松松脂成分的含量存在差异,其中β-蒎烯、β-水芹烯、海松酸、去氢枞酸和枞酸呈显著性差异。湿加松的β-水芹烯、去氢枞酸和枞酸含量高于湿地松,而β-蒎烯和海松酸含量低于湿地松。两者的松香软化点存在显著差异,并且湿加松的松香软化点高于湿地松。湿加松与湿地松松脂的主要成分一致但相对含量存在差异,说明湿加松松脂具备母本湿地松松脂的特性;此外,湿加松的松香软化温度高于湿地松,其调配的SIS具备更好的耐低温性能和增粘性,具有潜在的应用价值。     

不同抗性马尾松接种松材线虫后针叶内化学信号物质的变化

【目的】研究不同抗性马尾松防御松材线虫病过程中针叶内一些信号分子的变化规律,为阐明马尾松的抗性机制提供理论依据。【方法】对经严格程序选育的高抗和易感马尾松在接种松材线虫后第1、3、7、15、30天时针叶内H2O2、O-·2、NO和Ca2+等信号分子含量进行动态监测。【结果】接种松材线虫后,易感马尾松体不同部位均检测到大量松材线虫,而高抗马尾松体内未发现松材线虫。在接种后第1、3和7天,高抗与易感马尾松针叶内H2O2含量显著升高;但高抗马尾松在接种后15天,针叶内H2O2含量逐渐恢复到正常水平,而易感马尾松针叶内H2O2含量仍继续升高,在接种后30天,易感马尾松针叶内H2O2含量约为高抗马尾松的1.77倍。高抗和易感马尾松针叶内O-·2含量在接种松材线虫后1~15天也显著升高,高抗与易感马尾松针叶内O-·2含量差异不显著,且变化趋势一致;接种后30天,高抗马尾松针叶内O-·2含量较前期显著下降,而易感马尾松针叶内O-·2含量仍继续增加。高抗马尾松针叶内NO含量在接种松材线后1~15天与对照差异不显著,仅在接种后30天才显著高于对照。而易感马尾松在接种松材线虫后每个时间点,针叶内NO含量显著高于对照和高抗马尾松。高抗和易感马尾松在接种松材线虫后针叶内Ca2+含量变化趋势基本一致,呈现"升-降-升-降"趋势,但高抗马尾松除在接种后第1、15天针叶内Ca2+含量显著高于对照和易感马尾松外,其他时间点皆保持在正常水平,而易感马尾松针叶内Ca2+含量在任何时间点均显著高于对照。【结论】接种松材线虫后,针叶内H2O2、O-·2和Ca2+均迅速升高,作为信号分子诱导防卫反应,且高抗马尾松能有效控制其在体内的含量,最终恢复到正常生理代谢水平,而易感马尾松不能有效控制,多余的ROS和Ca2+会对植株产生毒害。接种松材线虫后高抗马尾松针叶内NO含量在体内的变化基本不明显,但易感马尾松体针叶内内在每个时间点均积累了过多的NO,不利于植株正常代谢。     

基于高通量转录组测序筛选马尾松抗松材线虫病相关基因

[目的]研究马尾松抗松材线虫病相关基因,为解析马尾松抗性机理和高抗马尾松早期选择提供理论依据。[方法]对高抗和易感2种马尾松基因型接种松材线虫,在接种后第1、15和30天取样进行转录组高通量测序,通过对高抗和易感马尾松差异基因识别以及富集分析,以筛选与抗松材线虫病相关的组成型差异基因。[结果]对高抗和易感马尾松接种松材线虫后的转录组进行比较,在接种后第1、15和30天分别获得2 866、679和1 657个差异基因,且在接种松材线虫后不同时间点间,共有差异基因相对较少。对差异基因进行GO富集分析,结果显示:在接种后第1、15和30天,最显著的生物学进程是氧化-还原过程,而GO项刺激反应、转录调节以及香叶基二磷酸代谢过程也显著富集。对这几类GO项相关基因进一步分析,发现接种后3个时间点GO项刺激反应中共包括26个R基因,除了2个R基因外,其它R基因表达皆为组成型,在接种松材线虫和对照间差异不显著,而GO项转录调节中仅2个差异基因被nr注释为ERF转录因子,其余为未知基因。接种松材线虫后,ERF转录因子在高抗马尾松上的表达量始终高于易感马尾松上的表达量,且在接种松材线虫和对照间表达量变化不显著,也为组成型基因表达。GO项香叶基二磷酸代谢过程中,GGPPS 3个基因也在高抗马尾松上具有更高表达量,为组成型基因表达。这些基因中TIR-NBS-LRR基因(c65785.graph_c0)、ERF转录因子(c78073.graph_c0)和3个GGPPS基因在高抗马尾松中表达量较高,而在易感马尾松中表达量较低,甚至为0,可作为开发分子标记的候选基因用于鉴定抗性马尾松。[结论]高抗和易感马尾松在接种松材线虫后第1天其表达量差异达到显著水平的基因最多,其中,LRR基因、ERF转录因子和GGPPS与马尾松的抗性相关,部分TIR-NBS-LRR基因、ERF转录因子和GGPPS有望被开发为鉴定高抗马尾松的分子标记。     

马尾松种源对松褐天牛成虫取食、松材线虫病的抗性分析

通过反复选择试验,从40个马尾松种源中选出既抗松材线虫病又较抗松褐天牛补充营养取食的广东5号种源.接种松材线虫使抗病马尾松种源中某些萜类组分如长叶烯、酚性化合物等增多;而抗松褐天牛取食种源含有更多的单萜烯、倍半萜烯、石竹烯等,含有更少长叶烯,这可能与松材线虫和松褐天牛的取食习性不同有关.游离氨基酸含量低的马尾松种源能抗松褐天牛成虫补充营养取食和抗松材线虫病.这与游离氨基酸含量低的马尾松种源抗性强的观点一致.厚皮紧密型的树皮结构和旺盛的树木生长势也是抗性种源抗性强的原因.     

云南松种源间松脂物理化学特征差异研究

通过对2个云南松种源试验林及5个云南松天然林中的38个云南松地理种源松脂的物理化学特征差异的研究,结果表明:云南松松脂单萜含量高,倍半萜和双萜类中性物含量低,不同云南松种源间松脂优势单萜组分含量的地理变异丰富,有高α-蒎烯、高β-蒎烯两类;单萜优势组分和比旋光度是云南松地理种源的遗传特征;根据松节油的比旋光度可将云南松分为左旋和右旋两类。试验林云南松种源松脂的单萜化合物、倍半萜化合物、双萜化合物和双萜中性物的含量依次是31.9%~57.3%、0~3.0%、41.8%~68.0%和0~1.9%;天然林的则依次是32.92%~48.6%、0.1%~0.7%、50.7%~66.9%、0.2%~1.1%。主要组分含量的相对标准偏差小于10%的有长叶松酸和左旋海松酸、新枞酸,其含量最稳定;α-蒎烯含量在高α-蒎烯类内稳定,相对标准偏差最小,为3.0%。比旋光度差异显著,最小值为-43.92°,最大值是 19.37°,平均值和相对标准偏差依次为-15.61°和140.10%,在左旋类内比旋光度与α-蒎烯、β-蒎烯含量相关关系显著。     

杂种松松脂化学成分研究

杂种松是湿地松×加勒比松杂交的后代。采用GC/MS仪DB-5毛细管柱对湿地松、加勒比松、杂种松三种松脂及其松香、松节油进行定性、定量分析。结果表明,杂种松松脂中枞酸型树脂酸及蒎烯含量较双亲湿地松和加勒比松低。     

马尾松抗松材线虫病候选无性系的抗病性测定

为筛选抗松材线虫病强的马尾松无性系,以前期筛选获得的抗松材线虫病强的马尾松实生苗为接穗,使用湿地松作为砧木培育嫁接苗,开展无性系2次接种松材线虫抗病性测定。结果表明:使用湿地松作为砧木培育马尾松抗性无性系苗木,经过对马尾松无性系嫁接苗2次接种松材线虫测定,获得健全率较火炬松高的无性系。抗病性第1次、第2次测定的健全率超过火炬松的合格无性系分别为77.7%、66.2%,平均健全率分别为81.4%、94.5%,对照树种火炬松平均健全率分别为61.3%和82.1%,获得的无性系抗病性显著提高。为了减小误差,应该选用嫁接成活苗数量相对多的无性系间进行抗病性强弱次序评价。采用了10株以上无性系间抗病性强弱次序评价进行对照,减少了抗性强弱无性系两极分化,抗性能力中等的无性系相应增多,在选拔植株营建抗性种子园过程中应给予重视,尽量选择接种测定数量较多的高抗无性系。     

抗松材线虫病巴尾松种源化学成分与抗性机理研究（第Ⅱ报）—马尾松种源抗性与中性萜类化合物组成差异关系研究

通过气相色谱分析研究了高抗、中抗和敏感马尾松种源中性萜类（主要是倍半萜类）化学组成及其差异状况。结果表明，不同马尾松种源的抗性是由其内部化学组成决定的，是种源的特征性质。高抗种源比中抗和敏感马尾松种源含量有更多的长叶烯和α－松油醇，而含有较少的反式石竹烯和β－芹子烯。而且长叶烯与反式石竹烯的含量差越大，马尾松种源的抗松材线虫病能力越强。     

松材线虫CYP450基因与松树蒎烯类物质代谢的相关性

【目的】通过比较松材线虫CYP450基因和寄主萜烯类物质代谢的时间特异性,研究松材线虫解毒相关CYP450基因与寄主蒎烯类物质代谢之间的相关性,为该病致病机制的深入研究提供基础。【方法】松材线虫接种5年生马尾松后,通过实时定量PCR研究松材线虫CYP450基因和寄主萜烯合成酶基因表达模式,同时通过气相色谱法检测寄主松树主要萜烯类物质代谢规律。【结果】松材线虫接种5年生马尾松后,松树蒎烯合成酶基因分别在第6天和第21天上调表达,而寄主松树体内α-蒎烯和β-蒎烯也具有2个峰值,分别在第9天和第27天时含量最高。松材线虫CYP-33C9基因在第12天和第15天大量表达,CYP-33C4基因在接种后第21天表达量最高。【结论】松材线虫的入侵引起松树蒎烯合成酶基因上调表达,生物合成大量蒎烯类物质,松材线虫CYP450基因响应松树蒎烯类物质的大量积累而上调表达。因此,根据松材线虫CYP450基因与松树蒎烯类物质代谢在时间上的相关性,推测CYP450基因可能参与了松材线虫蒎烯类物质代谢过程,可能是松材线虫致病相关基因之一。     

抗松材线虫病马尾松种源化学成分与抗性机理研究(第Ⅲ报)——接种松材线虫引起抗性马尾松种源中性萜类含量变化关系的研究

通过气相色谱分析研究了高抗、中抗和敏感马尾松种源在接种松材线虫（PWN）后所引起的中性萜类（主要是倍半萜类）组分含量变化规律以及含量变化与种源抗性间相关性变化规律。结果表明，接种PWN使抗性马尾松种源中某些萜类组分如长叶烯等增多，而某些组分如反式石竹烯等减少；接种PWN使高抗种源中长叶烯与反式石竹烯含量比值先减小后增大，且超过接种前的水平，但是未改变种源的抗病特征；树木生长过程对种源抗性及本研究没有造成影响和干扰。     

马尾松松香中混杂湿地松松香的检测方法

介绍了使用气相色谱法分析马尾松松香.通过检验马尾松松香中异海松酸含量大小可以确定是否混杂湿地松松香.马尾松松香和湿地松松香中异海松酸含量分别为＜2%和＞15%.当马尾松松香中异海松酸含量超过2%时将表明它混杂湿地松松香.     

澳大利亚杂交松产脂量及松脂成分研究

研究表明,7年生杂交松50天内产脂量为588 g/株,分别比湿地松、加勒比松、马尾松高9.91%、23.01%、68.48%;全年产脂量3 057 kg/hm2,分别比湿地松、加勒比松和马尾松高43.1%、59.9%、82.5%.产脂量与树高胸径综合指数密切相关.杂交松松脂成分与湿地松、加勒比松相比,没有显著差别;与马尾松相比,除左旋海松酸偏低、去氢枞酸偏高外,其余组成成分差异不显著.     

抗松材线虫病马尾松种源化学成分与抗性机理研究（第Ⅲ报）——接种松材线虫引起抗性马尾松种源中性萜类含量变化关系的研究

通过气相色谱分析研究了高抗、中抗和敏感马尾松种源在接种松材线虫（PWN）后所引起的中性萜类（主要是倍半萜类）组分含量变化规律以及含量变化与种源抗性间相关性变化规律。结果表明，接种PWN使抗性马尾松种源中某些萜类组分如长叶烯等增多，而某些组分如反式石竹烯等减少；接种PWN使高抗种源中长叶烯与反式石竹烯含量比值先减小后增大，且超过接种前的水平，但是未改变种源的抗病特征；树木生长过程对种源抗性及本研究没有造成影响和干扰。     

气相色谱分析方法在脂松香种类化学鉴别上的研究

用纯马尾松松脂、纯湿地松松脂、纯思茅松松脂制得松香样品;应用DB-5毛细管柱对松香样品中主要的树脂酸含量进行了气相色谱定量分析;通过测定松香样品中异海松酸GC含量和海松酸/异海松酸GC含量的比值,可以确定并鉴别松香所属种类.纯马尾松、湿地松、思茅松松香的异海松酸GC含量及海松酸/异海松酸GC含量的比值分别是:＜2%为8.58;4%～5%为1.24;≥14%为0.24.     

针叶矿质营养元素与松材线虫病感病的关系

用ＩＣＰ仪测定１０个有代表性种源的马尾松针叶的矿质营养元素,同时对这１０个种源接种松材线虫,结果发现不同种源的抗性差异显著。马尾松不同时期的矿质元素含量与马尾松对松材线虫的抗性关系不一样,其中休眠期针叶内的Ｍｎ,Ｆｅ,Ｃｏ含量与抗性呈正相关,而Ｎｉ含量与抗性呈负相关。     

黑松和马尾松苗受松材线虫侵染后部分化学物质的响应

为研究松材线虫侵染对寄主植物生理生化物质代谢的影响,以黑松和马尾松4 5年生苗为实验材料,测定了接种松材线虫对2种寄主植物的营养物质和次生代谢物质含量的变化及其规律。结果显示:接种松材线虫初期,黑松和马尾松的总糖含量均较高,随接种时间的延长,总糖含量呈不断下降趋势;黑松的可溶性糖含量一直降低并明显低于对照,马尾松的可溶性糖含量在侵染前期与对照相比变化不明显,而15 d后快速降低;黑松和马尾松的可溶性蛋白含量侵染前期均低于对照,后升高,再降低;黑松的单宁含量明显高于对照,马尾松的单宁含量接种第1天略低于对照,第3天后开始升高;黑松和马尾松的总酚含量均在侵染前期高于对照,而后降低。这些物质的变化趋势显示松材线虫侵染不同寄主植物的生理反应。     

树脂酸组成与松香结晶

松脂和松香树脂酸的组成,已能用气相色谱法在3%QF-I涂于80/100目的ChromosorbW.H.P载体上分析。已分析江西安远和福建尤溪的马尾松松脂由海松酸、长叶松酸、左旋海松酸、异海松酸、去氢枞酸、枞酸、新枞酸、未知酸(尚未鉴定)组成。松香中一般无左旋海松酸,其中枞酸型酸(长叶松酸、枞酸、新枞酸)的含量随松香煮炼的温度、时间和冷却条件而异。树脂酸的异构程度可用比旋光值测定,初步分析结果表明:松香低温结晶其中长叶松酸的含量较高,高温结晶则枞酸含