木材硅石改性剂的制备工艺

为了降低木材硅化改性成本促其应用,直接将固态硅石粉高效液态活化,通过正交试验和极差分析优化制备了木材硅石改性剂,测试分析了浸渍改性杨木的性能。结果表明:①反应时间和原料n(SiO2)∶n(NaOH)对活化溶液的pH值、黏度和密度影响不显著,碱料种类和反应温度对活化溶液的黏度、密度、SiO2转化率、固体质量分数和生产成本影响显著,对溶液性能综合影响最大的是反应温度和碱料种类,其次是n(SiO2)∶n(NaOH)和反应时间;②pH值随反应时间、温度和n(SiO2)∶n(NaOH)增大而减小,密度、黏度、固体质量分数、SiO2转化率和模数随反应时间、温度和n(SiO2)∶n(NaOH)增大而增大,KOH活化效果更好但价格较高,综合平衡优化工艺为:反应温度200℃、碱料为NaOH、n(SiO2)∶n(NaOH)=1.715∶1、反应时间4 h;③硅石改性剂能充分渗入杨木,使其吸药量达252%,密度提高81%,抗弯强度提高69.6%,炭化温度减小89℃,残炭率提高41%,改性效果优于硅溶胶。     

‘72杨’韧皮部的构造与理化性能

将‘72杨’、杉木和毛竹的木质部进行对比试验,观察并测试‘72杨’韧皮部的解剖构造以及理化特性,为其高值化利用提供基础数据。使用场发射环境扫描电镜、X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等设备和NREL标准对‘72杨’韧皮部的微观结构、结晶度、化学成分等物化性质进行测定与分析。研究结果表明,‘72杨’韧皮部中韧皮薄壁细胞和筛管分子占细胞总面积的(81.9±1.8)%,结构相对简单。‘72杨’韧皮部气干密度为0.358 g/cm3,绝干密度为0.321 g/cm3;而木质部的相应密度较高,分别为0.497和0.482 g/cm3;‘72杨’韧皮部结晶度仅为19.4%,比木质部低8.7%。‘72杨’韧皮部纤维素、半纤维素、木质素的含量分别为28.7%,11.1%,24.1%,均低于木质部中相应成分的含量,且木质化程度低,半纤维素以木糖为主。此外,由红外谱图发现‘72杨’韧皮部含有单宁、酚类、胼胝质等物质。‘72杨’韧皮部具有低密多孔、结构疏松、结晶度低、木质素含量低、抽提物含量高等特点。因此,‘72杨’韧皮部特别有利于机械(能耗低)或化学(抗降解屏障低)降解以及物化改性(多孔、可及性强),可提取酚类、单宁、胼胝质等物质用于工业应用,研究结果可为‘72杨’韧皮部的高值化利用提供重要的理论依据。     

锶及柴油胁迫下3种杨树对土壤锶的富集特征

为探究杨树对土壤锶污染的修复能力,以白杨、俄罗斯杨和青杨为试材,在100 mg·kg~(-1)Sr~(2+),15mg·kg~(-1)柴油,15 mg·kg~(-1)柴油+100 mg·kg~(-1)Sr~(2+)条件下处理60 d,通过测定杨树的生长指标及各器官Sr~(2+)富集浓度,探讨比较不同种的杨树对土壤Sr~(2+)的富集特征和富集能力差异。结果表明,单一Sr~(2+)胁迫能够促进俄罗斯杨和青杨幼苗的生长,对白杨的生长表现出一定抑制效应;而柴油污染胁迫对杨树的生长均具有明显的抑制作用,其中白杨对柴油胁迫的耐受性优于俄罗斯杨和青杨。单独Sr~(2+)胁迫下3种杨树幼苗各器官Sr~(2+)富集为叶根茎,其中白杨的总富集浓度最高,达到2.369 mg·g~(-1)DW,青杨最低,为1.203 mg·g~(-1)DW。在柴油和Sr~(2+)的复合胁迫下,白杨、俄罗斯杨和青杨对Sr~(2+)的富集浓度明显减小,分别为1.344、1.145和0.604 mg·g~(-1)DW;但白杨和俄罗斯杨富集特征变化不大,青杨Sr~(2+)富集浓度最大的器官由叶变为根。此外,柴油的施加对3种杨树转运能力的影响具有显著差异,其中白杨的转运能力增强了15.76%,青杨显著降低了61.83%,说明杨树对土壤Sr~(2+)及其与柴油复合污染胁迫都有较好的耐受及Sr~(2+)富集能力,其中白杨更适合作为污染治理树种。本研究结果为锶及柴油污染土壤的植物修复提供了参考依据。     

浑善达克沙地杨树水分利用特征

为探究浑善达克沙地杨树的水分利用特征。本文利用氢和氧同位素示踪技术,测定了降雨、土壤水与地下水的δ18O值,利用多元线性混合模型定量计算了杨树对不同土层土壤水分的利用比例。结果表明:①浑善达克沙地大气降雨方程线为:δDLWML=7.84δ^18OLWML+9.12,斜率比全国降雨方程偏小,体现了研究区降雨少,蒸发大的气候特征;②土壤含水量与地下水位埋深、降雨量、植物生长期的变化有着显著的相关关系。降雨量较大与地下水位埋深较浅的时期,土壤含水量明显增大,在植物生长前期和中期,土壤含水量明显较低;③杨树在雨季,利用了大量的浅层土壤水(0~40 cm),在较为干旱的旱季,利用了大量的深层土壤(160~200 cm)水与少量的地下水。     

干旱胁迫下不同品种杨树矿质离子含量变化

【目的】了解杨树在干旱胁迫下矿质离子分布及其动态变化。【方法】以吴屯杨、新疆杨和荷兰杨为实验材料,在中度和重度干旱条件下测定了根、茎、叶和质外体的K^+、Ca^2+、Na^+和Mg^2+等4种离子含量的变化。【结果】干旱胁迫使K^+、Ca^2+和Na^+离子含量上升,Mg^2+含量下降,其中K^+和Ca^2+含量自胁迫开始明显升高,Na^+含量则在中度胁迫之后明显增加。离子在各器官分布情况为:K^+主要分布于杨树的叶片,Ca^2+、Na^+和Mg^2+主要分布于杨树根部,且离子分布存在品种间差异,荷兰杨和新疆杨中K^+分布为:叶>根>茎,而吴屯杨体内K^+分布则为:叶>茎>根;3种杨树中Ca^2+分布均为:根>叶>茎;吴屯杨和荷兰杨中Na^+分布为:根>茎>叶,新疆杨则为:根>叶>茎;在Mg^2+的分布上吴屯杨和新疆杨较为类似即:根>叶>茎,而荷兰杨为叶>根>茎。【结论】干旱胁迫下杨树首选吸收的离子是K^+和Ca^2+,K^+主要分布在杨树的叶片中,其次是根部,Ca^2+主要分布在杨树的根部。重度干旱胁迫下,杨树开始吸收Na^+,储存在杨树的根部。不同品种杨树之间离子的分布和吸收都存在品种差异。质外体作为离子的运输通道,在各干旱条件下运输4种矿质离子至杨树的其他部位,Mg^2+存在滞留在质外体中的情况。本研究可为植物在干旱胁迫下矿质离子吸收和分布的研究提供理论依据。     

杨木预水解过程中化学组分的降解行为及P因子调控作用

预水解具有环境友好性,符合生物炼制的理念。前期关于预水解的研究多集中于半纤维素的降解、分离和利用,而有关预水解过程中木质素降解的系统研究鲜有报道。以杨木为原料,在130~210℃条件下保温30~120 min进行预水解,结合P因子研究得率、葡聚糖、木聚糖、酸不溶木质素和酸溶木质素的降解率,揭示P因子对木质素降解行为的调控作用,探讨各化学组分在预水解过程中的相互作用。研究表明,预水解过程中木质素发生了一定程度的碎片化。随温度升高和时间延长,酸不溶木质素降解率均逐渐升高;当温度为190和210℃时,随时间延长,酸溶木质素降解率先升高后降低。试验证明,P因子对杨木木质素的降解具有调控作用。随着P因子增加,酸不溶木质素降解率呈指数上升,且分为快速降解(P因子<1500)和缓慢降解(P因子>1500)两个阶段;酸溶木质素降解率先上升后下降,在P因子为1926时达到最大值45.9%。此外,预水解过程中碳水化合物和木质素的降解具有相互作用关系。碳水化合物的降解为木质素的溶出打开了物理通道,同时木质素的重新吸附阻碍了其进一步降解。     

造林密度对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响

三倍体杨树具有突出的营养生长优势，研究造林密度对三倍体毛白杨杂种无性系径向生长的影响规律，可为三倍体毛白杨工业用材林营建和经营管理提供理论指导。以定植于河北威县的11年生三倍体白杨杂种无性系（B301、B331和S86）以及二倍体毛白杨对照无性系1316密度试验林为研究对象，研究造林密度（2 490、1 665、1 110、825、615、495株/hm²和405株/hm²）对三倍体白杨杂种无性系胸径和树皮厚度的影响。结果表明，造林密度和无性系以及造林密度与无性系间的交互效应均对三倍体白杨杂种无性系的胸径生长具有极显著的影响，以495株/hm²造林密度条件下三倍体白杨杂种无性系S86的胸径生长量最大，平均胸径达25.1 cm；三倍体白杨杂种无性系B301、S86的胸径生长量显著大于无性系B331和二倍体对照毛白杨无性系1316；无性系对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有极显著的影响，造林密度对11年生三倍体白杨杂种无性系的树皮厚度具有显著的影响。三倍体白杨杂种无性系B301、B331、S86以及二倍体对照毛白杨无性系1316内部个体间胸径与树皮厚度均呈现正相关，说明树皮厚度随着胸径生长量的增大而增厚。研究结果对于认识造林密度对杨树径向生长的影响和指导三倍体白杨良种无性系的推广具有重要意义。     

群体感应信号物质对吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007在杨树内定殖的影响

为了明确杨树溃疡病生防菌吡咯伯克霍尔德氏菌JK-SH007的群体感应系统是否与其内生定殖相关，本文通过群体感应指示菌紫色杆菌CV026和液相色谱串联四级杆飞行时间质谱技术（HPLC-Q-TOF-MS）确定其群体感应信号物质种类，并利用结晶紫染色、菌体回收、GFP标记等技术，研究其群体感应信号物质对该菌株生物膜及在杨树苗内的定殖能力的影响。结果表明，菌株JK-SH007产生的群体感应信号物质为含8个碳原子酰基侧链的辛酰基-L-高丝氨酸内酯（C₈-HSL）。群体感应信号物质C₈-HSL的添加对该菌株生物膜及在杨树苗内的定殖能力有影响，并且呈现低浓度促进，较高浓度抑制的规律。C₈-HSL的添加与菌株JK-SH007生物膜的OD值和菌体量具有显著相关性，相关系数分别为0.923和0.756。当添加1.0% C₈-HSL终浓度达到5×10^{-8 g/L}时，菌株JK-SH007生物膜的形成量达到峰值。荧光显微镜镜检发现，当添加100 μL C₈-HSL时，杨树组培苗根和茎中GFP荧光标记的菌株JK-SH007的定殖数量明显较CK多。菌株JK-SH007的群体感应与其在杨树内的内生定殖能力密切相关，群体感应信号物质C₈-HSL具有增强菌株JK-SH007内生定殖的能力，同时也表明该物质有利于该菌株生防效果的发挥。     

Assessment of Rhizospheric Microorganisms of Transgenic Populus tomentosa with Cowpea Trypsin Inhibitor (CpTI) Gene

To have a preliminary insight into biosafety of genetically transformed hybrid triploid poplars (Populus tomentosa × P. bolleana) × P. tomentosa with the cowpea trypsin inhibitor (CpTI) gene, two layers of rhizospheric soil (from 0 to 20 cm deep and from 20 to 40 cm deep, respectively) were collected for microorganism culture, counting assay and PCR analysis to assess the poten-tial impact of transgenic poplars on non-target microorganism population and transgene dispersal. When the same soil layer of suspension stock solution was diluted at both 1:1 000 and 1:10 000 rates, there were no significant differences in bacterium colony numbers between the inoculation plates of both transgenic and non-transgenic poplars. The uniform results were revealed for both soil layer suspension solutions of identical poplars at both dilution rates except for non-transgenic poplars at 1:10 000 dilution rates from the same type of soil. No significant variation in morphology of both Gram-positive and Gram-negative bacteria was observed under the microscope. The potential transgene dispersal from root exudates or fallen leaves to non-target microbes was repudiated by PCR analysis, in which no CpTI gene specific DNA band was amplified for 15 sites of transgenic rhizospheric soil samples. It can be concluded that transgenic poplar with the CpTI gene has no severe impact on rhizospheric microorganisms and is tentatively safe to surrounding soil micro-ecosystem.     

杨树抗虫基因工程研究进展

杨树栽培历史悠久 ,用途广泛 ,在国民经济中发挥着巨大作用。但由于杨树虫害严重 ,每年要给农林业生产造成巨大的损失。据国家林业局统计 ,我国森林病虫害年均发生面积在80 0万ｈｍ2 ,经济损失高达 5 0亿元。杨树害虫防治工作已迫在眉睫。以往人们大多采用化学防治的办法杀虫 ,