生根粉处理对杉木扦插生根和内源激素含量的影响

为了解杉木穗条生根过程中的生根特征与穗条内源激素含量的相互关系,探明穗条内源激素对杉木扦插生根影响,以杉木优良无性系020半木质化穗条作为扦插材料,采用L_9(3~4)正交试验设计,研究不同ABT1~#生根粉浓度、穗条长度和切口类型对杉木优良无性系穗条生根特性的影响。在此基础上,进一步分析生根率最高和最低处理穗条在不同生根时期内源激素含量的变化规律及其差异。结果表明,在250 mg/L ABT1~#、穗条长度为10 cm和60°斜切口条件下,穗条生根率最高,达86.68%。在穗条生根过程中,内源吲哚乙酸(IAA)含量逐渐增加,并在不定根形成时期(20 d)达到峰值,随后下降,并且T9处理(生根率最低)内源IAA含量极显著高于T5处理;而内源脱落酸(ABA)和玉米素(ZT)含量则随着扦插时间的增加而不断降低,而且T5处理穗条的ABA和ZT含量显著低于T9处理。上述结果表明,外源生根粉处理通过影响穗条内源激素的水平,进而调控穗条生根,过高的IAA、ABA和ZT浓度均不利于杉木穗条的生根。     

低磷和铝毒耦合胁迫对杉木叶片抗坏血酸——谷胱甘肽循环的影响

为揭示抗坏血酸-谷胱甘肽(As A-GSH)循环在杉木适应低磷和铝毒胁迫中的作用,以耐低磷和铝毒胁迫的杉木家系YX3及对低磷和铝毒胁迫敏感的杉木家系YX12为试验材料,研究不同处理下[对照处理(CK)、低磷处理(-P)、铝处理(Al)和低磷加铝处理(-P+Al)]2个杉木家系叶片中As A-GSH循环代谢关键酶的变化规律。结果表明:不同胁迫处理下(-P、Al和-P+Al),2个杉木家系的丙二醛(MDA)含量均显著高于各自对照(-P处理下YX12叶片MDA含量除外),而且在Al和-P+Al处理下,耐性杉木家系YX3叶片中MDA含量均小于敏感型杉木家系YX12。进一步分析表明,与各自对照相比,不同胁迫处理增加了2个杉木家系叶片中的As A和DHA含量,同时提高了其叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,而且除DHA含量外,在-P、Al和-P+Al处理下耐性杉木家系YX3叶片中APX、GR、MDHAR、DHAR和As A含量均高于敏感型杉木家系YX12。此外,耐性杉木家系YX3叶片中还原型谷胱甘肽(GSH)含量以及As A/DHA值和GSH/GSSG值均高于敏感型家系YX12。因此,上述结果表明在不同胁迫条件下,杉木幼苗通过提高叶片抗氧化物质含量和As A-GSH循环关键酶活性来清除过量的活性氧,减轻胁迫诱导的氧化损伤;不同胁迫处理下,2个杉木家系叶片抗氧化物质含量及As A-GSH循环中关键酶活性响应的差异表明耐性杉木家系YX3具有较高的As A—GSH循环效率和抗氧化物质再生能力,从而有效抑制胁迫诱导的氧化损伤,这可能是其具有较强耐性的重要原因之一。     

供铁水平对杉木幼苗叶片叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性的影响

[目的]铁元素在植物生长发育过程中需求量最大,在植物光合作用、叶绿素合成以及呼吸过程等生理活动中起着重要的作用.但当铁浓度超过植物所需的正常水平时,会对植物产生胁迫作用,不利于其生长发育.探究不同供铁水平对杉木幼苗内在生理机制的影响,为杉木人工林的科学经营提供理论依据.[方法]以1年生杉木幼苗为研究对象,通过室内砂培盆栽试验,在改良霍格兰完全营养液:铁浓度分别为20 mg/kg(T1)、30 mg/kg(T2)、40 mg/kg(T3)条件下,以常规霍格兰完全营养液为对照(CK),测定其15,30,45,60 d时杉木幼苗叶片叶绿素含量、荧光参数、丙二醛含量和抗氧化酶活性的变化.[结果]随处理浓度增加,叶绿素b和叶绿素a+b含量呈现先升高后降低的趋势,而叶绿素a/b含量表现出先降低后升高.在45 d、60 d时,T1、T2、T3叶绿素a含量均与CK处理间达显著性差异(P<0.05).F0含量随着铁浓度的升高也不断升高,而Fm、Fv/Fm、Fv/F0和Fm/F0则呈现不断下降的趋势,在处理30 d时,T3处理下的Fm、Fv/F0、Fm/F0相较于CK处理而言降低最明显,且CK处理下的Fm、Fv/F0和Fm/F0与T1、T2、T3处理达显著性差异(P<0.05),F0和Fv/Fm含量未达显著差异(P>0.05).不同铁浓度处理下的丙二醛含量均高于CK处理,随着铁浓度升高,其含量整体呈现降低后升高的趋势.而超氧化物酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均以CK处理最高,过氧化氢酶随着铁浓度升高,其活性呈现先降低后升高的趋势,且在15 d时,不同处理酶活性与CK处理间存在显著性差异(P<0.05),而超氧化物歧化酶活性随处理浓度的提升不断降低,但各处理间差异未达到显著水平(P>0.05);多酚氧化酶和过氧化物酶在各个培养时间上,随铁浓度的升高其酶活性未呈现出规律的变化,且在试验期间差异均未达到显著水平(P>0.05).[结论]本研究中当年生叶为新叶,对铁的耐受性较低.营养液中铁处理浓度的增加使杉木幼苗叶片细胞膜系统受到损伤,叶绿素合成减缓,光合作用受阻.     

连栽杉木林地土壤对其无性系幼苗土壤酶活性和酚酸类物质含量的影响

探讨杉木在连栽杉木林土壤培养下,其优良无性系根际与非根际土壤酶活性以及根际和根尖酚类物质含量的变化特征及其相互关系,揭示杉木优良无性系对不同连栽代数土壤培养的响应机理,以不同连栽代数杉木人工林土壤为培养基质,栽植杉木无性系幼苗2a后,采用抖落法取根际和非根际土壤测定相关酶活性和根际酚类物质含量,并剪取0～2cm根尖测定酚酸类物质含量。结果表明,在杉木根际土壤和非根际土壤中的脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及酸性磷酸酶活性总体上随连栽代数增加呈下降的变化趋势,而多酚氧化酶活性呈上升的变化趋势。杉木优良无性系根际土壤中共鉴定出11种酚类物质,其中阿魏酸、没食子酸和咖啡酸相对含量较高,是最主要的酚类物质。没食子酸相对含量随连栽代数增加而增多,阿魏酸含量表现为先降后升,但均高于对照,而咖啡酸则表现为先升后降,其含量均低于对照,且三者在三代林中的含量均高于一代林;杉木根尖中共鉴定出8种酚类物质,其中儿茶素、奎尼酸和山奈酚相对含量较高。儿茶素含量逐代下降,二代林和三代林中其含量均高于对照;山奈酚含量逐代增加,而不同连栽代数中其含量均低于对照;奎尼酸含量表现为先升后降,而不同连栽代数中其含量均高于对照。相关性分析表明,鞣花酸、奎尼酸与酸性磷酸酶呈显著负相关,龙胆酸与酸性磷酸酶呈极显著正相关,芦丁、龙胆酸与多酚氧化酶呈显著负相关,鞣花酸与多酚氧化酶呈显著正相关,没食子酸与脲酶呈显著负相关;槲皮素、芦丁和香草酸与脲酶呈显著正相关,对香豆酸和山奈酚与蔗糖酶呈显著正相关。综上所述,杉木连栽可能会通过改变杉木根尖和根际土壤中酚类物质的积累来影响土壤酶的活性,进而影响杉木对养分的吸收利用,最终导致杉木连栽障碍的发生。     

不同化感型杉木无性系对连栽地的生理响应

采用盆栽模拟生物培养方法,以1年生不同化感型杉木无性系(敏感型、忍耐型)为试验材料,以不同连栽代数(杉木1代林、连栽2代林、连栽3代林)及闽楠人工林(CK)土壤为培养基质,通过测定杉木叶绿素含量[Chla、Chlb、Chl(a+b)、Chla/Chlb],叶绿素荧光参数(Fo、Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo),抗氧化酶(SOD、CAT、POD、PPO)活性以及丙二醛(MDA)含量,从而揭示不同化感型杉木无性系对连栽地的生理响应机制。结果表明:(1)与CK相比,2种杉木无性系随连栽代数增加,Chla、Chlb、Chl(a+b)呈下降趋势,Chla/Chlb呈上升趋势,Fo呈上升的趋势,Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo呈下降趋势,抗氧化酶活性和MDA含量也呈上升趋势。(2)同一林分类型土壤下,忍耐型杉木无性系叶绿素含量、荧光参数值基本高于敏感型杉木无性系,而抗氧化酶及丙二醛值基本低于敏感型杉木无性系,且这2种杉木无性系各参数之间差异显著。(3)杉木叶绿素含量和叶绿素荧光参数相关性分析表明,Chla、Chlb、Chl(a+b)与Fo呈负相关,与Fv/Fo呈显著正相关;Chla/Chlb与Fv、Fv/Fm、Fv/Fo呈显著负相关。     

杉木幼苗不同光质光响应曲线的模型拟合及光合特性比较

以2年生无性系幼苗为试验材料,利用直角双曲线模型、非直角双曲线模型和直角双曲线修正模型分别对白光、红光和蓝光3种光质条件下杉木光合光响应曲线进行拟合,并分析3种光质条件下杉木的光合特性。结果表明,非直角双曲线模型适用于白光和红光的拟合,直角双曲线修正模型则适用于蓝光的拟合,而直角双曲线模型对3种光质的拟合效果均较差。弱光环境中(I≤200μmol·m-2·s-1),红光下杉木具有较强的光合能力,其光合速率、气孔导度和水分利用效率均较高;强光环境中(I200μmol·m-2·s-1),蓝光下杉木具有更强的光合能力,白光下的光合速率则介于红光和蓝光之间。     

氮添加对杉木凋落物分解过程中酶活性的影响

为了探究氮添加下,凋落物分解微环境碳氮比(凋落物碳质量分数(w(C))与凋落物氮质量分数(w(N))的比(w(C)∶w(N))在杉木凋落物分解过程中的作用机制。以福建省洋口国有林场南元管护站的杉木人工林为研究对象,在林下植被保留和林下植被去除林分内,各设置3块样地,经外源氮素喷施处理后,将具有不同w(C)∶w(N)比(40.6、30.5、20.3)处理和未处理(w(C)∶w(N)为60.9)的杉木凋落叶分别布置于杉木人工林样地内,每个样地放置35袋,每袋10 g,间隔60 d,每个样地取出6袋,测定杉木凋落叶在300 d内的分解速率和酶活性的动态变化。结果表明：当w(C)∶w(N)为40.6和30.5对杉木凋落叶的分解具有促进作用;氮添加对杉木凋落叶分解过程中纤维素酶、脲酶活性具有促进作用,对酸性磷酸酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性具有抑制作用;与林下植被去除林分相比,林下植被保留林分更有利于杉木凋落叶的分解和酶活性的提升,但氮添加输入量过高对于凋落叶分解和酶活性产生抑制作用;杉木凋落叶质量损失率与各类酶活性呈显著正相关和线性关系,其中拟合效果以纤维素酶活性最佳。因此,w(C)∶w(N)...     

杉木天冬酰胺合成酶基因的克隆与表达分析

为了解天冬酰胺合成酶(asparagine synthetase,AS)基因在杉木生长发育及逆境中的作用机制,以杉木种子及其萌发的幼苗为材料,利用RT-PCR和RACE技术获得杉木ASN基因的c DNA序列(Cl ASN1)和基因组序列,并对该基因在不同生长发育阶段和逆境胁迫下的表达模式和Asn含量变化进行分析。结果表明:Cl ASN1基因c DNA全长1 609 bp,编码443个氨基酸;生物信息学分析结果表明,该基因为含跨膜结构的不稳定亲水蛋白,无信号肽,定位于过氧化物酶体,具有多样的磷酸化位点;进化树分析结果显示,该基因与北美云杉和樟子松亲缘关系最近;Cl ASN1基因组序列全长3 210 bp,含10个外显子和9个内含子;q PCR结果表明,该基因从浸种24 h到幼苗期表达量呈上升趋势,且在干旱胁迫、铝胁迫和光暗处理下均可诱导表达;除铝胁迫24 h和持续光照24 h外,Cl ASN1表达模式与Asn含量的变化趋势相同,此结果表明Cl ASN1基因通过催化Asn的合成参与杉木幼苗的生长发育及胁迫响应。      

铝钙复合作用对杉木幼苗抗氧化能力的影响

采用水培法研究了铝钙复合作用对1年生杉木幼苗叶片丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)3种抗氧化物酶活性的影响。结果表明:高铝浓度(1.5 mmol·L~(-1))胁迫下,增加钙离子浓度可以明显降低杉木幼苗叶片MDA含量,增强SOD、CAT、POD活性,且增强效应随培养时间的延长而愈加明显;在高钙浓度(4.5 mmol·L~(-1))处理下,随着铝浓度的上升,幼苗叶片MDA含量升高,SOD、CAT活性下降,而POD活性变化却不明显。高铝浓度胁迫下杉木幼苗受毒害程度较大,而在高钙浓度下铝毒对杉木幼苗影响相对减弱;钙离子对杉木幼苗铝毒具有一定程度的缓解作用。     

铝胁迫对不同林分土壤中杉木幼苗根际土壤酶活性和微生物的影响

探讨在铝胁迫下,不同林分土壤中杉木(Cunninghamia lanceolate)根际土壤酶活性和微生物数量变化特征及其相互关系,揭示杉木对铝胁迫的响应机理,以杉木1代林、次生杉木2代林及次生阔叶林土壤为培养基质,通过室内盆栽试验,研究了不同质量分数铝处理对杉木幼苗根标土壤酶活性和微生物数量的影响。结果表明:随着铝质量分数的增加,蔗糖酶活性呈降低趋势,真菌数量呈上升趋势,脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性以及细菌和放线菌数量则具有低促高抑现象;随着胁迫时间的延长,蔗糖酶活性不断下降,多酚氧化酶活性和真菌数量不断提升,而脲酶和过氧化氢酶活性以及细菌和放线菌数量则在低质量分数铝处理下普遍呈上升趋势,中高质量分数铝处理下普遍呈下降趋势;铝胁迫下的3种林分类型土壤的杉木幼苗根系微环境中,土壤酶活性以及细菌和放线菌数量均呈次生阔叶林中最大、杉木1代林其次、次生杉木2代林最小,真菌数量则与之相反;4类土壤酶活性与细菌和放线菌数量基本呈正相关,与真菌数量基本呈负相关。综上所述,杉木具有通过调节根系分泌应对铝胁迫逆境的应对机制,并进而影响根系土壤酶的活性和微生物的种群结构和数量。土壤中铝的质量分数对于杉木幼苗根际微生态环境具有低促进、高抑制的调控作用。次生阔叶林土壤具有较高的耐铝性,杉木1代林其次,次生杉木2代林最低。