毛竹材不同部位纤维形态及部分物理性能差异

  目的  探明毛竹Phyllostachys edulis竹青、竹黄及竹肉不同部位的纤维形态、力学性能以及干缩性能等差异,为毛竹材高效利用提供基础数据。  方法  通过纤维离析与显微观察、力学性能与尺寸稳定性测试,分析比较毛竹材不同部位性能差异。  结果  毛竹材竹黄、竹肉与竹青不同部位中,纤维长度和宽度以及纤维占比差异极显著(P＜0.01)。竹青和竹黄的纤维长宽比较为接近,且极显著小于竹肉(P＜0.01)。竹青密布维管束,对毛竹材抗弯强度、弹性模量贡献最为大,其次为竹肉和竹黄。就顺纹抗压强度而言,从大到小依次为竹青、竹黄、竹肉。竹材横向干缩性明显大于纵向,全干干缩率从大到小依次为径向、弦向、纵向。竹材不同部位中,径向和弦向气干干缩率的大小关系略有差异。  结论  毛竹材不同部位性能差异明显,竹黄抗压力学性能优于竹肉,可将竹黄保留用于制备新型竹木复合材料,有助于提高竹材利用率。图2表5参37     

利用X-射线衍射法测定竹材纤维素结晶度

应用X-射线衍射法对毛竹发育过程中的纤维素结晶度,以及不同造林方式和不同竹种的纤维素结晶度测定分析,结果表明:毛竹材成熟过程中,随竹龄增加纤维素结晶度的变化没有呈现明显的规律性,介于51%～54%之间。纤维素结晶度的比例是从竹青到竹黄逐渐降低,在竹干高度上的变化规律与竹龄有关。竹龄、竹干高度和竹壁径向位置对纤维素结晶度的影响差异不显著。对比两种造林方式的纤维素的结晶度,各个竹龄竹鞭侧芽育苗的纤维素结晶度均小于实生苗的相应值。6种竹材纤维素结晶度以孝顺竹的最大,毛竹的最小,介于43%～52%之间。     

金寨毛竹纤维形态及化学成分

通过离析法制取毛竹纤维,观察并记录纤维长度和宽度,计算纤维长宽比,按照国家标准分别测定化学成分质量分数,以此对3~5年生金寨毛竹不同竹干高度、径向的纤维形态和化学成分进行研究。结果表明:3~5年生金寨毛竹平均纤维长度均大于1500μm,且随着竹龄的增加而增加,而在高度上变异规律不明显;平均纤维长宽比均大于100,在竹干高度为5.5 m处达到最大值;灰分质量分数随竹龄的增加而减小,随竹干高度的增加而增加;综纤维素质量分数随竹龄的增加而增加,随竹干高度的增加趋于稳定;苯醇抽提物和纤维素质量分数随竹龄增加先减小再增加。综上可知,金寨毛竹是优良的造纸原料。     

毛竹材动态热机械特性分析

对不同部位、不同竹龄的毛竹材进行动态热机械特性分析,结果表明：在40～300℃的温度范围内,毛竹材的存储模量随温度升高呈逐渐减小的趋势;损耗模量则先增大后减小,当温度达到玻璃化转变温度时,毛竹材损耗模量达到峰值。在竹壁径向上,毛竹材的存储模量和损耗模量沿着竹壁径向由内而外依次增大。随着竹龄的增大,毛竹材的存储模量和损耗模量也逐渐增大。4.5年生毛竹的玻璃化转变温度从竹黄到竹青,逐渐增大,在210.4～222.8℃范围内;0.5年生、2.5年生和4.5年生毛竹材竹肉部分玻璃化转变温度无明显差异。     

毛竹材玻璃化转变温度的影响因素

利用动态机械热分析仪(DMTA)研究毛竹Phyllostachys edulis材在不同初含水率、径向部位、竹龄和高度等条件下的玻璃化转变温度(Tg)并分析其变化规律,旨在为竹材的软化和展平提供理论依据。结果表明:1在温度50.0~250.0℃范围,随初含水率增加(0%,15%,30%,60%和饱水),毛竹材的玻璃化转变温度显著降低,从绝干材的217.3℃降低到饱水材的113.0℃,毛竹材在较低含水率(15%)范围内比高含水率(15%)范围内变化对毛竹材的玻璃化转变温度影响更明显,表明提高毛竹材初含水率对竹材软化有益。2在相同竹龄、初含水率和高度条件下的毛竹材沿竹壁径向的竹青、竹肉和竹黄的玻璃化转变温度有差别但不显著,两两之间最大和最小分别相差12.0℃和0.5℃。3在相同径向部位和含水率条件下,不同竹龄和不同高度的毛竹材玻璃化转变温度均无明显差异,相差在5.0℃以内。这有助于实际生产中最大化利用原材料。     

龙竹材纤维形态与竹材含碳率的变异规律

以产自云南德宏州的龙竹为研究对象,通过测定龙竹不同部位的纤维形态特征及其含碳率,分析它们之间的相关关系。结果表明:在龙竹材纵向上,基部含碳率最高,中部和梢部含碳率相对较低;在径向上,竹肉含碳率相对较高,竹黄含碳率次之;龙竹径向纤维长度与含碳率的拟合度高,相关性极显著,径向纤维宽度、长宽比与含碳率的相关性一般;纵向纤维长度、纤维宽度、长宽比与含碳率的相关性均极显著,其中纵向纤维长度与含碳率的拟合度最高。     

金佛山方竹细胞构成、形态及细胞壁层构造变异性

  目的  为探究金佛山方竹细胞构成、形态及其细胞壁层构造特征,揭示其随竹龄、竹秆轴向部位的变化规律以及与环境气候因素的相关性,从而丰富其基础解剖数据,促进金佛山方竹秆材资源的高值化利用。  方法  以1 ~ 5年生金佛山方竹天然植株为研究对象,采用传统切片法和富兰克林离析法制得永久横纵切片和离析单根纤维,通过光学显微镜和场发射扫描电镜观察并测量其组织比量、维管束、纤维细胞、基本组织薄壁细胞以及细胞壁壁层结构等特征。  结果  金佛山方竹基本组织占比（体积比）最大,为56.16% ~ 65.92%;纤维组织占比次之,为27.69% ~ 34.18%;输导组织占比最小,为6.40% ~ 9.85%。维管束类型为开放型和半开放型,维管束密度、径向宽度和弦向宽度随竹龄、竹秆轴向变化差异均显著,宽度径弦比几乎一致,介于1.2 ~ 1.3之间。纤维细胞长度在1.7 ~ 2.1 mm之间,长宽比为110 ~ 133,属于长纤维等级。薄壁细胞形态多样,存在显著的竹壁径向差异。纤维细胞次生壁层数为奇数层,最高达9层,呈现出宽窄交替的特征;薄壁细胞次生壁层数也为奇数层,最高达9层,每层厚度近似相等,呈现出松紧相间的特征。竹壁不同位置的细胞壁层数存在差异性,但细胞壁最高层数随竹龄与竹秆轴向部位变化差异不显著。年平均降水量显著影响金佛山方竹的输导组织比量,呈负相关关系;气温显著影响维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚,前者呈负相关关系,后者呈正相关关系。  结论  金佛山方竹显微构造特征在竹龄和竹秆轴向部位两个变化模式下存在一定的构造差异性,但没有明显变化规律,3 ~ 4年生金佛山方竹显微构造特征相对趋于稳定。此外,环境气候因素与金佛山方竹解剖构造特征均存在一定的相关性,且与输导组织比量、维管束尺寸和薄壁细胞次生壁厚等存在显著相关性。      

竹材纤维增强材料的特性

着重考察不同竹龄、不同部位毛竹(Phgllochysheterocyclavar.pubscense)竹材剪切强度、抗弯强度和弹性模量的差异,并用电子扫描镜观测断面破坏特征。结果表明:竹材具有明显的纤维增强材料特性,采用纤维增强材料相关的标准进行测试是可行的;不同竹龄的竹材力学性能的变化是由纤维的成熟度引起;竹材力学性能与维管束呈正相关关系,竹材纵向力学性能的差异主要是单位面积维管束的数目差异引起;竹材径向力学性能的差异是由维管束分布和组织构造不同引起;竹材抗弯破坏主要发生在细胞壁的胞间层,破坏特征为单根维管束拔出型;竹材剪切破坏主要发生在次生壁并横穿细胞壁,破坏特征为维管束呈簇状拔出型,并且纤维束从基体中拔出后的表面具有明显的破坏迹象。     

毛竹纵向力学性质的梯度变化及断口特征

【目的】研究气干竹材的力学特性,为竹材的加工利用提供参考。【方法】使用配备高精度光学引伸计的Instron力学实验机,对毛竹从竹青到竹黄的纵向力学性质进行了精确测定。【结果】毛竹竹壁径向不同位置的力学性质差异很大,近竹青处的平均纵向弹性模量和抗拉强度分别达到25.41 GPa和297.21 MPa,远远高于近竹黄处的5.78 GPa和65.80 MPa,且从竹青到竹黄呈明显的梯度降低趋势。毛竹薄片的断裂为脆性断裂,近竹青处为顺纹理的纵向劈裂,竹中处呈现参差不齐的劈裂特征,近竹黄处为平整的横向断裂。【结论】竹材为天然高分子复合材料,其独特的力学特性源于自身组织含量的梯度性变化。     

引种美国红橡的纤维形态、微纤丝角及结晶度

  目的   为引种栎木的科学利用提供理论依据。  方法   以14年生美国红橡纳塔栎Quercus nuttallii、水栎Quercus nigra、舒玛栎Quercus shumardii为对象,采用富兰克林解离法及X-射线衍射法（XRD）研究其纤维形态、微纤丝角及结晶度,并对数据进行方差分析及回归分析。  结果   3种美国红橡纤维长度分别为1 172.14、1 178.68和1 162.45 μm,纤维宽度分别为15.86、16.56和16.91 μm,种间差异均不显著（P>0.05）;双壁厚度分别为10.23、11.19和10.96 μm,壁腔比分别为1.85、2.10和1.91,种间差异均显著（P < 0.05）;3种美国红橡的微纤丝角分别为33.79°、30.48°和34.10°,结晶度分别为51.35%、53.30%和52.97%,种间均具有极显著差异（P < 0.01）。3种美国红橡纤维长度、宽度、双壁厚、壁腔比以及结晶度均随生长轮的增加呈增长趋势,微纤丝角随生长轮的增加呈下降趋势,并且年轮间存在着一定的波动。  结论   14年生纳塔栎、水栎和舒玛栎纤维尺寸、微纤丝角、结晶度径向变化尚未稳定,仍处于幼龄期。纤维长度、宽度、双壁厚及微纤丝角与生长轮有较好的拟合关系。     

3种不同寄主植物对黄脊竹蝗取食偏好性和生长发育的影响

  目的  研究黄脊竹蝗Ceracris kiangsu在3种不同寄主植物上的取食偏好和发育状况，有助于了解它们与寄主植物的关系。  方法  采用网格坐标纸计算面积法，测定不同龄期黄脊竹蝗对玉米Zea mays、芒草Miscanthus sinensis和毛竹Phyllostachys edulis 等3种寄主植物的取食选择性，并观察3种不同寄主植物对黄脊竹蝗体质量、体长、产卵前期、产卵量和存活率的影响。  结果  不同龄期黄脊竹蝗对寄主植物取食偏好性发生了改变，其中1龄若虫的平均取食面积从大到小依次为玉米(474.67 mm2±66.03 mm2)、毛竹(179.33 mm2±41.38 mm2)、芒草(76.00 mm2±42.11 mm2)，而2~5龄若虫对芒草的取食面积都显著大于其他2种寄主植物(P＜0.05)。不同寄主植物饲喂后，黄脊竹蝗平均体质量增长量从大到小依次为玉米(0.301 g±0.015 g)、芒草(0.295 g±0.022 g)、毛竹(0.229 g±0.027 g)；黄脊竹蝗平均体长增长量从大到小依次为芒草(25.120 mm±0.682 mm)、玉米(24.860 mm±1.436 mm)、毛竹(22.910 mm±2.914 mm)。在不同寄主植物饲养下，成虫产卵前期存在显著差异(P＜0.05)，平均产卵前期从大到小依次为芒草(55.4 d±6.9 d)、毛竹(41.7 d±2.2 d)、玉米(41.2 d±3.7 d)，其中芒草饲养的种群产卵前期显著大于其他2种植物饲养的种群；黄脊竹蝗取食不同寄主植物后雌虫产卵量差异显著(P＜0.05)，从大到小依次为毛竹(122.00粒±6.08粒)、玉米(121.00粒±12.70粒)、芒草(21.00粒±2.89粒)；单一寄主植物饲养黄脊竹蝗的存活率影响差异不显著(P＞0.05)，存活率由高到低依次为毛竹(88.33%±1.70%)、芒草(86.67%±1.66%)、玉米(83.33%±1.60%)。  结论  从寄主植物获取的难易程度以及对黄脊竹蝗体质量、体长增长量和繁殖能力来考虑，玉米叶可以大量种植，芒草为户外野生禾本科Gramineae植物，不易大批量获取。相对来说，玉米叶是最适合黄脊竹蝗人工饲养的食物来源。图4表1参17     

施氮对毛竹笋营养成分的影响

  目的  探讨氮沉降对毛竹Phyllostachys edulis笋品质的影响,为竹笋品质改善和人体保健提供理论依据。  方法  通过人工喷氮模拟氮沉降方法,研究了3种不同水平的氮沉降[0 kg·hm?2·a?1(对照)、30 kg·hm?2·a?1(低氮,N₃₀)和60 kg·hm?2·a?1(高氮,N₆₀)]对毛竹笋不同氨基酸、营养成分(维生素C、粗纤维、粗蛋白质、可溶性糖)和矿质元素质量分数的影响。  结果  氮沉降对毛竹笋营养品质和矿质元素影响显著,氮沉降显著增加了总氨基酸、必需氨基酸和甜味氨基酸的质量分数(P＜0.05),高氮沉降显著提高了鲜味、苦味和芳香类氨基酸的质量分数(P＜0.05),而低氮沉降则相反;同时,氮沉降显著提高了毛竹笋中甜味氨基酸比例(P＜0.05),显著降低了必需、鲜味、苦味和芳香类氨基酸比例(P＜0.05);氮沉降显著降低了毛竹笋中维生素C质量分数(P＜0.05),但却提高了粗纤维质量分数,对粗蛋白质和可溶性糖质量分数影响不显著;氮沉降显著提高了硒、铁和钠(P＜0.05)质量分数,显著降低了铜(P＜0.05)质量分数,低氮沉降显著增加了锰、钙和镁(P＜0.05)质量分数,而高氮沉降则相反。  结论  适度的氮沉降对毛竹笋营养成分有一定的提升作用,有利于竹笋品质的改善和人体保健。图2表2参41     

毛竹GRF基因家族全基因组鉴定与表达分析

  目的  探究毛竹Phyllostachys edulis GRF基因家族的性质、结构特点以及在不同组织中的表达水平,为进一步研究GRF在毛竹生长发育中的分子作用机制奠定基础。  方法  采用生物信息学方法,对毛竹全基因组和转录组信息进行分析,筛选出13个毛竹GRF基因家族成员,并对GRF基因家族的理化性质、进化、基因结构、保守结构域、启动子、基因家族表达模式及三级结构进行分析。  结果  毛竹GRF基因家族成员按照其在scaffold上分布的位置,分别被命名为PeGRF01~PeGRF13;将含有3个内含子的PeGRF04和PeGRF12归为非ε组,其余为ε组。毛竹各GRF基因家族成员理化性质存在一定的差异,但是其结构域相对保守,均含有14/3/3结构域。毛竹GRF家族启动子区含有大量与光响应、低温响应、激素调控等相关的顺式作用元件。毛竹GRF存在基因复制扩增的现象,与水稻Oryza sativa的共线性关系明显高于拟南芥Arabidopsis thaliana。毛竹GRF在不同组织器官中均有表达,各家族成员的表达量存在差异;在毛竹花和根组织中的表达量略高于叶和鞭,同时家族成员间的表达量也存在一定差异。GRF蛋白质由2个单体构成,每个单体由9个α-螺旋构成,整体结构呈“W”型。  结论  毛竹GRF基因家族具有典型的14/3/3结构域,可能参与根、鞭、叶、花序及笋芽的生长发育过程。图6表1参39     

天目山皆伐毛竹林自然更新群落类型与多样性分析

  目的  毛竹Phyllostachys edulis林是中国亚热带区域近30 a来不断扩展的森林群落类型之一,物种多样性单一、生态功能不强。近年来,毛竹林蔓延和入侵越来越严重,已威胁到竹林周边植被,势必要进行更新改造。本研究旨在探讨毛竹纯林皆伐后自然更新形成群落类型、生物多样性特点和影响因素。  方法  基于天目山毛竹林皆伐自然更新后形成的次生群落的监测数据,利用TWINSPAN分析方法对自然更新群落进行了分类,比较了不同群落之间α多样性之间的差异性,用冗余分析法分析环境因素的影响。  结果  毛竹林皆伐后自然更新群落物种和类型多样,可分成11个不同的群落,不同群落之间α多样性存在显著差异。冗余分析发现:在海拔、坡向、坡度3个地形因子中海拔是决定自然更新群落木本层以及草本层α多样性大小的主要因子,且与其呈显著负相关关系(P＜0.05)。  结论  揭示了毛竹林皆伐后演替初期群落与环境因子的分布格局,为天目山自然保护区内植被恢复提供理论依据。图3表3参38     

外源油菜素内酯对毛竹实生苗生理特性的影响

  目的  研究外源喷施油菜素内酯对毛竹Phyllostachys edulis生理特性的影响，为未来毛竹种植栽培及管理提供理论依据和技术参考。  方法  以毛竹实生苗为试材，通过水培试验，设置6种不同质量浓度油菜素内酯溶液处理[0(对照)、0.050 0、0.010 0、0.005 0、0.001 0、0.000 5 mg·L?1]，比较处理间毛竹实生苗生长性状、光合色素、光合特性以及抗氧化系统等的差异。  结果  从整体上看，与对照相比，不同质量浓度的油菜素内酯在不同程度上对毛竹实生苗生长发育，对光合色素质量分数及光合能力起到提升作用。相较于对照，当油菜素内酯质量浓度为0.005 0 和0.001 0 mg·L?1时，毛竹实生苗超氧化物歧化酶活性分别提高6.7%和6.1%，过氧化物酶活性分别提高14.6%和13.7%，过氧化氢酶活性分别提高8.2%和14.6%，可溶性蛋白质质量分数分别增加31.5%和31.2%，淀粉质量分数分别增加17.3%和16.9%；而质量浓度为0.050 0、0.010 0及0.000 5 mg·L?1的油菜素内酯处理与0.005 0和0.001 0 mg·L?1质量浓度处理相比，对毛竹实生苗抗氧化性能与渗透调节能力的提升效果并不明显。  结论  油菜素内酯能提高毛竹实生苗光合能力，增强抗逆境能力，从而促进其营养生长，且当质量浓度在0.005 0~0.001 0 mg·L?1时效果最好。表5参42     

浙江省近自然毛竹林空间结构特征

  目的  研究浙江省不同地区毛竹Phyllostachys edulis林空间结构特征及其差异性。  方法  以浙江省不同地区近自然生长的毛竹林为研究对象，共设置54个样地，采用聚集指数、竞争指数和年龄隔离度3个空间结构指数。  结果  浙江省不同地区毛竹林竞争指数为2.88~8.81，其中余姚地区最大，庆元地区最小；年龄隔离度为0.30~0.84，其中黄岩地区最大，武义地区最小；聚集指数为0.73~1.24，其中宁海地区最大，余姚地区最小。浙江省不同地区毛竹林年龄隔离度和聚集指数没有显著差异，而不同地区间竞争指数存在显著差异（P < 0.05）。  结论  浙江省毛竹林空间分布格局以聚集分布为主。空间结构指数存在一定的区域变化趋势，从北到南竞争指数逐渐减小。     

毛竹Ph-TElncRNA1的鉴定及对靶基因的调控

【目的】旨在探究毛竹Phyllostachys edulis Ph-TElncRNA1及靶基因的表达模式,初步分析lncRNA的功能。【方法】基于高温、低温、紫外、高盐胁迫处理毛竹实生苗全转录组测序数据,筛选在胁迫下差异表达的lncRNA。通过CNCI、Pfam、CPC2、PLEK等4个软件对lncRNA的编码特性进行分析,用LncRNATar软件鉴定lncRNA的靶基因,通过实时荧光定量PCR分析lncRNA和靶基因在紫外胁迫下和叶片着色过程中的表达模式。【结果】筛选到1个在紫外胁迫下差异表达的lncRNA,此lncRNA来源于LARD转座子序列(large retrotransposons derivatives),命名为PhTElncRNA1 (Phyllostachys edulis transposable element derived lncRNA1)。Ph-TElncRNA1是一个典型的非编码RNA,全长为342 bp,其中,185个碱基来源于外显子,157个碱基来源于内含子。Ph-TElncRNA1的靶基因为psbA,编码photosystemⅡprotein D1。...