马尾松种源磷效率研究

选用5个对磷肥反应差异显著的马尾松种源,设计3种磷素水平的盆栽试验以研究马尾松磷效率的种源差异,确立种源磷效率的特异性指标。结果表明:马尾松磷效率的种源差异很大,尤以地处武夷山脉南端的福建武平种源最高,其磷效率高于70%,为最低磷效率种源的2倍左右,该种源在低磷胁迫下具有最大的磷素吸收和利用效率及最高的干物质积累量。在参试的3个南方种源中,广东信宜种源也具有相对较高的磷效率。低磷水平下马尾松种源磷效率与磷素利用效率有关,而与磷素吸收效率相关性较小,磷效率和磷素利用效率高的种源其干物质积累量较高。相关分析表明,低磷胁迫下马尾松种源磷效率与其根体积、侧根数、侧根总长和须根总数等呈显著正相关。结合已有水培和土培试验结果,初步认为侧根总长、侧根数、根体积等根系参数以及根系有机酸分泌物含量、酸性磷酸酶活性等可作为低磷胁迫下马尾松种源磷效率的特异性指标。     

低磷胁迫下杉木幼苗生长特性与内源激素的关系

【目的】研究低磷环境中,不同磷利用效率杉木家系幼苗生长特性与其叶片和根尖内源激素含量变化的相关性,为进一步揭示磷高效利用杉木基因型对低磷胁迫响应策略的内在调控机制提供参考依据。【方法】选择在缺磷环境下磷素利用效率较低的No.4与磷素利用效率较高的No.41杉木半同胞家系为研究对象,通过设计3个供磷水平(P0:不供磷,0 mmol·L~(-1)KH_2PO_4;P_1:低度供磷,0.5 mmol·L~(-1)KH_2PO_4;P_2:正常供磷,1.0mmol·L~(-1)KH_2PO_4)的室内沙培模拟试验,分别测定2个家系幼苗在不同供磷水平下的生长特性以及叶片与根系内细胞分裂素(ZT)、赤霉素(GA_3)、生长激素(IAA)和脱落酸(ABA)含量的变化。【结果】1)不供磷条件下,41号家系杉木幼苗根长、根表面积和根平均直径的增量以及根冠比均明显高于4号家系(P0.05)。2)低度供磷条件下,4号家系杉木幼苗叶片内ZT和IAA含量显著高于41号家系,而这2个家系杉木幼苗在不供磷条件下根系内ZT含量与正常供磷处理相比显著降低(P0.05),IAA和ABA含量则显著增加(P0.05),且41号家系杉木幼苗根系ABA含量显著高于4号家系的任意供磷水平(P0.05)。3)正常供磷条件下,2个家系叶片、根系内源激素含量与幼苗生长特性指标均无显著相关(P0.05);低度供磷条件下,4号家系仅叶片IAA、GA_3含量与根长增量呈显著负相关(P0.05),而41号家系叶片ZT含量与根长、根表面积增量呈显著正相关(P0.05),苗高增量与IAA呈显著正相关(P0.05),与ABA呈显著负相关(P0.05);不供磷条件下4号家系叶片IAA含量与苗高增量呈极显著正相关(P0.01),根系ABA含量与根长、根表面积和根平均直径呈显著负相关(P0.05),而41号家系仅有根平均直径与ZT和GA_3呈一定的相关性(P0.05);从根冠比来看,这2个家系在低度供磷和不供磷条件下,叶片内源激素含量与根冠比未达到显著相关(P0.05),但4号家系根冠比与根系ZT含量却成极显著正相关,与GA_3含量呈极显著负相关(P0.01),41号家系根冠比与根系ZT含量呈极显著负相关,与IAA含量呈极显著正相关(P0.01)。【结论】低水平供磷条件下,磷素利用效率较低的杉木家系(No.4)幼苗根系生长量明显低于磷素利用效率较高的杉木家系(No.41);不供磷条件下,不同磷素利用效率杉木家系(No.4和No.41)叶片和根系内ABA含量均显著增加,而根系仅有ZT含量显著降低,并分别与磷素利用效率较低家系(No.4)和磷素利用效率较高家系(No.41)的根冠比呈显著正、负相关性,这可能与不同磷利用效率杉木家系幼苗在低磷环境下根系皮层组织溶解并释放磷营养的能力有关,需进一步研究。     

马尾松苗木生长和根系性状的GCA/SCA及磷素环境影响

利用待测系经过GCA初步测定的15个马尾松测交系子代,设置低磷与高磷2个磷素水平的盆栽试验,研究马尾松苗木生长和根系参数的GCA/SCA相对重要性及磷素环境的影响.结果表明:不同磷素水平下马尾松测交系苗木生长和根系参数都达到极显著差异,受较强的遗传控制,全同胞遗传力在0.745～0.920.配合力分析结果显示,马尾松生长和根系性状较多地受母本GCA和SCA效应的影响,父本GCA效应则较小.高磷条件下马尾松苗木生长表现尤其是根系性状主要由非加性遗传控制,加性基因效应次之,选配分别来自南部和北部的优良育种亲本进行杂交制种,可以创制生长量大、根系发达的杂交新品种;低磷条件下苗木总根长、根表面积和根体积仍主要由非加性遗传控制,但低磷胁迫却改变了苗高、地径和侧根数的GCA/SCA相对重要性,与高磷水平比较,低磷下这3个性状的GCA效应明显增加而SCA效应明显减小.可通过加强总根长、根表面积和根体积等磷效率特异性指标的SCA育种,选育高磷效率的马尾松新品种.     

氮素营养对马褂木家系苗木生长效应分析

选用来自贵州黎平马褂木优良种源的23个优树自由授粉家系,设置低氮素和高氮素2种水平的盆栽试验,以研究马褂木家系苗生长对氮素营养的遗传反应差异及所受遗传控制.结果表明:不同氮素水平下,马褂木苗的生长、干物质积累、叶片和根系等性状皆存在显著的家系遗传差异;低氮胁迫将显著抑制马褂木苗叶片发育和根系生长,影响苗高生长和干物质积累,但低氮素水平下生产的光合产物则较多地分配至地下根系部分以促进对氮素的吸收利用;与高氮处理比较,低氮胁迫加大了苗木生长、叶片和根系参数等家系遗传分化,有利于鉴别高氮效率的马褂木优良家系.马褂木家系氮效率差异很大,变化在17.5%～98.8%间,初选出乌10等8个高氮效率且在低氮素水平下生长优良的家系,以及乌11等12个氮肥敏感型而在高氮素水平下生长优良的家系.研究发现,低氮素水平下马褂木苗高、干物质积累量、叶片性状(叶片数、叶片长、叶片宽)、根系参数(根体积、侧根数和须根数)等都受中到强度的家系遗传控制,可用这些子性状评价马褂木家系氮效率.     

马褂木种源磷效率特性差异研究

设计了低磷(5 mg·kg-1)和高磷(180 mg·kg-1)两个磷素处理水平的盆栽实验,研究马褂木6个代表性种源的磷效率特性差异及其相关性状的关系.结果表明,马褂木种源磷效率差异较大,其值变化在15.4%～38.9%.结合考虑种源对磷肥的敏感性及在不同磷素水平下的生长表现,认为湖南通道为耐低磷型或高磷效率的优良种源,而贵州黎平和湖南邵阳则分别为磷素中等敏感型和磷素敏感型优良种源.研究发现,马褂木种源磷效率与磷素的吸收效率有关,而与磷素的利用效率相关性较小.低磷水平下种源的干物质生产能力可很好地指示磷效率的大小.高磷效率的种源在磷胁迫条件下具有干物质积累量高、叶片宽大、数量多、须侧根发达等特点,而低磷效率种源的干物质积累量低、叶片窄小、须侧根不发达,并呈现缺磷症状.     

不同施磷水平对喜树幼苗生长及喜树碱积累的影响

采用盆栽施肥的方法,研究了不同施磷水平(对照0 kg P·hm-2、低磷42 kg P·hm-2、中磷84 kg P·hm-2、高磷168 kg P·hm-2)对喜树当年实生幼苗生长及次生代谢物喜树碱积累的影响。结果表明:随着施磷水平的增加,喜树幼苗的苗高及叶、茎、根的干物质量均增加,且各施磷水平幼苗叶、茎、根的干物质量差异显著(p<0.05)。在不同磷素水平下,幼苗叶、根、茎中的喜树碱含量均在低磷水平时出现最大值,并且低磷水平与对照间喜树碱含量差异显著(p<0.05)。随着磷用量的增加,喜树全株及叶、茎的喜树碱总量持续增加,但喜树全株和叶在高磷与中磷水平间差异不显著。根中喜树碱总量在不同磷素水平差异显著,在中磷水平最高。由结果可知:磷可以促进喜树幼苗中喜树碱的合成,适当的低磷胁迫可以增加喜树幼苗中喜树碱含量。培育喜树碱原料林时,适宜的施磷水平应为中磷水平,幼苗喜树碱总量主要取决于喜树生物量的积累。     

磷胁迫下外源乙烯对杉木幼苗生长及磷素利用的影响

【目的】验证磷胁迫下添加外源乙烯对杉木幼苗根系生长的促进作用,提高磷素利用率以适应逆境。【方法】选取福建漳平五一国有林场种子园的同一个半同胞家系杉木幼苗作为试验材料,设置不供磷(P_0:0 mmol·L~(-1)KH_2PO_4)和正常供磷(P_1:1 mmol·L~(-1)KH_2PO_4) 2个磷水平,在不同供磷水平下设计3个试剂处理(E+:添加200 mg·L~(-1)乙烯利;E-:添加5μmol·L~(-1)乙烯合成抑制剂Co Cl_2;CK:清水),处理30天后用顶空法收集并测定根系组织内乙烯含量,测定杉木幼苗苗高、地径、根系形态、磷素含量与根系皮层细胞溶解率等指标。【结果】1)磷胁迫和外源乙烯均会促进杉木幼苗根系内源乙烯的增加,且在不同供磷水平下E+处理的根系乙烯含量高于其他处理,随着内源乙烯含量的增加,杉木幼苗根系觅磷能力增强,地上部与根系磷素含量均明显增加,磷素利用率提高;2)磷胁迫下,E+处理的苗高增量均明显低于添加乙烯抑制剂处理(E-)和不添加处理(CK),而地径增量则反之;3) E+处理有利于杉木幼苗根长、根平均直径、根体积增量的增长,各指标与根系吸收土壤中有效磷呈正相关关系,促进了杉木幼苗根系对土壤中磷的吸收;4)磷胁迫下,E+处理增加了根系皮层细胞溶解率,且3个处理间达极显著水平,正常供磷环境下差异不显著。【结论】磷胁迫下添加外源乙烯处理的杉木根系乙烯含量与根系形态生长具显著相关关系,杉木地径、根长、根平均直径和根体积明显增加,杉木苗木的磷含量与根系乙烯含量增加,根系皮层细胞溶解率提高。     

低P胁迫对马尾松不同种源根系形态和干物质分配的影响

利用不同地区5个典型马尾松种源，布置3种P水平的盆栽实验，研究马尾松应对低P胁迫时根系形态和干物质分配特征的种源差异。结果表明，P素胁迫的加重导致马尾松干物质积累量的下降和一些根系参数的减小，但植株地下部分的干物质分配量和根系形态参数的相对值却显著增加。低P胁迫下，种源间干物质积累量(包括植株各部分和总的积累量)和侧根数等根系参数差异显著。低P下干物质生产能力较强的福建武平种源对磷肥的敏感性较低，广东信宜和浙江淳安种源次之，类似于大田和水培实验结果。遗传相关分析揭示：侧根发达、须根数量多的种源干物质生产能力强。根体积、侧根数、侧根总长、须根总数等可作为筛选马尾松耐低P种源的有效指标。     

铝胁迫下马尾松二代家系苗生长规律与筛选

[目的 ]铝胁迫是限制植物生长的重要非生物胁迫因子，严重制约我国南方酸性土壤森林生产力水平。为探明酸铝环境下马尾松幼苗生长变异规律，筛选出适应酸性环境耐铝毒家系和敏感性家系，为马尾松耐铝胁迫遗传改良提供依据。[方法 ]以55个马尾松二代优良家系(201～255)幼苗为材料，采用沙培方式研究酸性环境(pH=4.0)不同铝浓度(0、0.1、0.3、0.6、1.2、2.4 mmol·L-1)马尾松苗生长和根系形态变化规律，并通过主成分分析和聚类分析对马尾松耐铝特性进行分等定级，筛选和鉴定马尾松幼苗耐铝优良家系。[结果 ]苗高、地径、高径比、生物量(地上生物量、根生物量、总生物量、根冠比)、根系形态(总根长、根表面积、根体积)在家系间和铝浓度处理间均存在显著差异(p <0.05)。随铝浓度增加马尾松幼苗地径、苗高、生物量和根系形态指标均呈现先升后降趋势，在0.6 mmol·L^-1铝浓度下最大，显著高于0、2.4mmol·L^-1处理，而与0.3 mmol·L^-1处理无显著差异，其中根生物量、总根长、根表面积和根体积的变异系数...     

磷对杉木不同家系苗木生长影响试验研究

对２０个杉木不同家系的苗木进行磷素营养要求试验，１年生苗木盆栽试验结果表明：杉木不同家系苗木对磷素营养反应敏感，２ｇ磷处理使苗高、地径分别增益３．７％—９６．５％、７．４％—６１．１％，４ｇ磷处理使苗高、地径分别增益２．１％—８３．１％、３．７％—５７．９％，杉木苗期需要磷素营养。三明３８、三明６７、三明４８、三明５８四个家系生长比较理想，在０ｇ磷处理下，１年生平均苗高１３．０—１５．９９ｃｍ，平均地径０．２３—０．２７ｃｍ，这４个家系具有更大的生长潜力，２０个家系间对磷素营养要求方面不存在显著的差异。     

不同基因型欧洲黑杨幼苗氮素利用效率差异及其机理初探

以104份欧洲黑杨不同基因型(无性系)为材料,通过生长量和生理指标的测定,研究土壤施氮和不施氮条件下其氮素利用效率的差异。结果表明:不同供氮水平下,不同基因型欧洲黑杨生长差异显著。根据2个供氮水平的苗木年平均材积生长量将欧洲黑杨群体划分为4个类型:双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型,并结合氮反应指数在双高效型与高氮高效型中分别筛选出8个氮素利用效率高、生长表现优良的基因型,具较高的育种价值。比较分析欧洲黑杨不同基因型氮素利用效率相关指标,发现双高效型的净光合速率、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性、根系干质量、体积、比表面积均高于高氮高效型,初步揭示了不同类型欧洲黑杨氮利用效率存在差异的机理。     

水分胁迫对毛红椿幼苗生长和生物量分配的影响

以我国亚热带落叶阔叶优势树种毛红椿的1年生幼苗为试验材料,设置4个水分胁迫处理,模拟研究不同水分胁迫强度下毛红椿幼苗生长和生物量分配规律。结果表明:水分胁迫对毛红椿幼苗根系生长的限制作用明显大于对苗高生长的限制作用,对地径生长限制作用不明显;随着水分胁迫程度增加,根质量比表现出先增大后减小的趋势;叶质量比在处理初期和中期增大,在处理后期和末期降低;在整个处理阶段,茎质量比始终保持增加趋势;根系平均直径在处理中期和后期逐渐减小,处理末期则有所上升;细根/总根长比值则在处理中期和后期逐渐增大,处理末期则有所降低;不同水分胁迫程度导致根尖数量差异显著。在整个处理阶段,水分首先保证苗高和叶片生长,根系生长受到限制;随着水分胁迫程度增加,通过落叶和根系二次生长来保障根系的水分需求和提高水分吸收效率,以此来缓解水分胁迫对生存的胁迫。     

南北样带温带区栎属树种幼苗功能性状的变异研究

植物功能性状由生境条件和遗传因素共同决定,田间控制实验能够揭示植物功能性状在种内和种间的变异程度.采集南北样带温带区8个地点6种栎属树种的种子,通过田间栽培试验,以均一环境下1年生幼苗为对象,研究比较种内及种间比叶重、单位叶面积光合速率、单位叶重量光合速率、总干物质含量和根冠比5种功能性状的变化差异,并且分析幼苗功能性状与种子性状的关系.结果发现:栎属树种种间幼苗的功能性状变异系数高于种内,并且种内功能性状的差异较小,种间差异性较大,而比叶重和叶片光合速率无论在种间还是种内,其变异率都较小;总干物质量和根冠比与种子质量显著相关,随种子质量增加幼苗的总干物质量和根冠比呈现增加的趋势,比叶重和叶片光合速率与种子质量的相关性较小.     

日本落叶松种子萌发过程中18个miRNAs的表达变化

运用qRT-PCR技术,检测日本落叶松种子萌发过程中的5个阶段——干种子 (萌发培养0 d)、吸胀(1 d)、萌动(5 d)、胚根外露(9 d)和子叶展开(28 d),miR156、miR159和miR160等18个miRNAs在其种胚内的表达模式,并对其目标基因进行生物信息学分析,探讨miRNA在针叶林木种子萌发过程中的基因表达模式。结果表明:(1)从整个萌发过程分析,18个miRNAs的表达水平皆以干种子阶段最高,吸胀和萌动阶段迅速下降;干种子阶段的表达水平分别是吸胀、萌动、胚根外露和子叶展开阶段的4.8 43.5、17.2 1 000.0、45.5 1 000.0、62.5 1 862.2倍。(2)从各个阶段分析,miR894的表达水平在5个阶段均最高,miR408均最低;其余16个miRNAs在5个阶段内的表达水平各有变化,综合排序结果从高到低依次为:miR951、miR950、miR156、miR159、miR396、miR398、miR390、miR160、miR947、miR165、miR319、miR162、miR171、miR397、miR395和miR172。(3)miRNA目标基因预测结果显示:目标基因主要是ATP/DNA结合蛋白、ARF等转录因子、质膜和核糖体等细胞组分及MAP等激酶活性蛋白等蛋白编码基因。(4)miR160对其目标基因JR160237 具有切割作用,切割位点发生在miR160与目标基因互补结合位点第10与11位碱基之间。JR160237在种子吸胀阶段表达水平迅速升高,在萌动、胚根外露和成苗阶段有所回落。     

楸树与滇楸种间杂交的初步研究

采用常规杂交方法,开展楸树与滇楸种间杂交育种,对结实率、果实性状、千粒质量、有胚率、发芽性状及1年生株高、胸径等数据进行统计分析。结果表明:父本对结实率的影响不显著,母本对结实率影响显著;父本对果实性状的影响均不显著,母本对果实长度的影响显著;父母本对千粒质量的影响均不显著;父母本对有胚率、发芽势、发芽率的影响显著或极显著。不同杂交组合间株高和胸径存在极显著差异,杂交组合8-12×滇3表现最好,其株高为2.09 m,胸径达到1.38 cm,杂交组合8-13×滇2和5-8×滇2表现也较好,依据株高、胸径进行苗期早期选择的潜力较大;表现最差的组合是8-14×滇2,株高1.69 m,胸径1.00 cm。     

马尾松钙调素基因的克隆及响应松材线虫侵染的表达特征

松材线虫病是由松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)侵染引起的严重病害,引起重大的经济和生态损失。钙调素(CaM)是真核生物中Ca2+主要传导蛋白,本研究采用RT-PCR方法,首次从马尾松中克隆获得CaM,命名为pmCaM,并检测了其响应松材线虫侵染的表达特征。序列分析表明:pmCaM完整的开放阅读框核苷酸序列为450bp,编码149个氨基酸的蛋白质;该蛋白含有4个EF-hand结构域,具有钙调素的典型特征,与其它植物的CaM蛋白均有较高同源性。实时荧光定量PCR分析显示:接种松材线虫后30 180 min时间段,马尾松苗根、茎、叶器官中的pmCaM均下调表达,但不同器官间显著下调表达的时间点存在差异;同时,不同器官pmCaM表达量变化均存在特异的随时间发展的波动特征,其中发现,根茎pmCaM在松材线虫接种45 min时均处于表达量高峰。本研究结果显示pmCaM表达响应了松材线虫侵染,揭示pmCaM可能参与了调控松材线虫-马尾松互作早期的钙信号响应。     

老鼠簕幼苗在潮汐环境下对不同光强的生理生态响应

采用自制潮汐模拟系统培养红树植物老鼠簕幼苗,设置7个相对于自然光5％、15％、20％、45％、60％、75％、100％的光照强度,研究了不同光强对老鼠簕幼苗从发芽至生长10个月的生理生态影响.随着光照强度的升高,幼苗的保存率、苗高、地径、根干质量、茎干质量、叶干质量、单株生物量、根冠比、根系活力、叶面积、叶绿素a、b含量均是先升后降;可溶性糖含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、最大净光合速率随光强增大而增加.在淹浸30 min内,不同光照强度的净光合速率均有增大的表现,而气孔导度均降低,且最终均稳定在初始值以下.试验表明:光照强度为45％时,多数生理生态指标表现为促进植物的生长;当光照强度为20％时,老鼠簕幼苗通过降低根冠比、光补偿点,增加苗高、叶绿素含量、叶面积和表观量子利用效率来提高自身光能获取的效率;当光照强度为5％时,光照会显著抑制幼苗的生长,但保存率依然在60％以上.可以认为,极低的光照强度致使幼苗生长缓慢,但并不影响其自然定居的密度;同时,在不同光强下,老鼠簕光饱和点和光补偿点均很低.以上可以解释淇澳岛红树林林下存在高密度老鼠簕的原因是由于其自身拥有高的耐阴能力,同时对光照减弱有极强的适应能力.