美洲黑杨及其杂种F1不同生长势无性系叶片δ13C和氮素利用效率

以美洲黑杨不同生长势的杂种F1及其亲本为研究对象,通过测定不同冠层叶片的稳定碳同位素组成和碳、氮含量,分析不同生长势美洲黑杨叶片水分利用效率和氮素利用效率之间的差异及其相互关系.结果表明:不同生长势杂种F1的δ13C值及碳、氮含量均差异显著,超亲杂种F1在每个冠层的叶片δ13C值和碳、氮含量均显著大于低亲杂种Ft;美洲黑杨叶片δ13C值与氮含量呈极显著正相关(R2=0.941);叶片δ13C和碳、氮含量存在空间分布差异,树冠上层显著大于中层,下层最小;超亲杂种F1的水分利用效率(WUE)高于低亲杂种F1,但低亲杂种F1的氮素利用效率(NUE)极显著大于超亲杂种F1,WUE和NUE之间呈现显著负相关(R2=-0.652),说明美洲黑杨叶片的水分利用效率和氮素利用效率存在一定的制约关系.     

贵州花江峡谷区常见乔灌植物叶片δ13C值对喀斯特石漠化程度的响应

比较典型喀斯特石漠化地区不同等级石漠化类型区植物群落中常见木本植物叶片的δ13C值,以植物叶片δ13C值为水分利用效率的指示指标,探讨不同石漠化等级对植物长期水分利用效率的影响.结果显示:各石漠化等级乔灌叶片δ13C值的范围为-30.280‰～-25.546‰,平均值为-28.040‰±1.208‰.不同等级石漠化样地上叶片δ13C值存在显著差异,其中,潜在石漠化样地内叶片δ13C的平均值显著低于强度、中度、轻度石漠化样地的叶片δ13C平均值;而强度、中度及轻度石漠化之间则不存在显著差异.表明荒漠化一旦发生便对植物水分利用效率产生直接影响,而植物生理功能对环境因子改变的适应是敏感、及时的.     

我国美洲黑杨无性系引种研究现状

正目前,全世界黑杨派有2个种,即美洲黑杨(Populus deltoides)和欧洲黑杨(Populus nigra),而我国只有新疆阿尔泰地区有欧洲黑杨分布,美洲黑杨却没有天然分布[1]。自1950年意大利选育出几个美洲黑杨栽培无性系以来,美洲黑杨及其栽培无性系引起了人们的重视。目前世界各国先后培育出了美洲黑杨和欧洲黑杨的一系列杂交种,主要有美洲黑杨和欧洲黑杨的杂种后代———欧美     

山茶属植物叶片δ~(13)C和δ~(15)N与养分含量及光合作用的关系

以11个山茶属植物为试材,测定其叶片稳定碳氮同位素比率(δ13C和δ15N)、光合参数(净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、胞间CO2浓度、水分利用效率)以及叶片C、N、P和K元素含量等指标,分析叶片δ13C和δ15N与光合参数、养分含量之间的关系。结果表明:11个山茶属植物δ13C值在-26.38‰~-29.44‰之间,其中多齿红山茶显著高于其它10个物种;δ15N在-3.01‰~4.27‰之间,其中以攸县油茶最高,石果红山茶最低;普通油茶净光合速率最高,是其它10个茶属植物种的124%~496%;11个山茶属植物叶片C含量在47.72%~53.07%之间,叶片N、P含量分别以攸县油茶和普通油茶最高,各物种叶片K含量差异不大;叶片δ13C与C和大量元素含量、光合速率均呈负相关关系,其中与N、P含量以及胞间CO2浓度呈极显著负相关,与水分利用效率呈正相关;δ15N与N、P含量显著正相关,与K含量显著负相关,与光合参数呈正相关,与水分利用效率呈负相关。     

欧洲黑杨基因资源光合生理特征与生长的关系

测定来自欧洲不同地区和我国的108个欧洲黑杨无性系(基因型)气体交换、叶绿素荧光与生长特征参数,研究欧洲黑杨基因资源光合生理与生长性状的遗传变异及相关性.结果表明:欧洲黑杨基因资源内气体交换、叶绿素荧光特征和生长性状具有丰富的遗传变异;来自我国和英国的无性系具有较高的净光合速率(Pn),来自匈牙利的无性系PSII最大光化学效率(Fv/Fm)最高.各检测参数在欧洲黑杨中具有较高的广义遗传力且变异系数较高,气孔导度(Gs)和PSII电子传递速率(ETR)可能是影响欧洲黑杨光合能力的重要限制因素.相关分析结果发现,Pn、胞间二氧化碳浓度(Ci)、Gs和ETR等参数指标在欧洲黑杨光合效率评价中具有潜在的应用价值;起源于塞尔维亚及其他南欧、东欧的欧洲黑杨可在进一步的杨树高光效育种研究中作为优良基因型选择的重点.     

短期增温对亚热带杉木幼林碳氮同位素组成的影响

[目的]利用稳定同位素手段,研究增温对氮循环和水分利用效率的影响,揭示亚热带杉木幼苗水分利用效率和氮饱和状态对气候变暖的响应。[方法]在福建省三明市森林生态系统与全球变化研究站,布设发热电缆对土壤进行增温,设置对照(CT)和增温(W)两种实验小区。分别采集不同处理杉木叶片和0～10 cm表层土壤,测定植物-土壤碳、氮稳定同位素,以及碳和氮含量。[结果]显示:增温处理叶片δ~(15)N值(0. 40‰)比对照处理(-2. 79‰)显著增加了3. 19‰;但增温后叶片氮含量只是略有上升,与对照无显著差异;增温后,表层土壤δ~(15)N值显著上升,叶片15N的富集指数比对照处理更接近于0;增温与对照处理叶片δ~(13)C值分别为-29. 35‰和-29. 08‰,无显著差异;叶片δ~(13)C与δ~(15)N之间存在显著正相关关系。[结论]温度是中亚热带地区氮循环的一个重要影响因素,增温促使杉木叶片和表层土壤δ~(15)N值显著提高,碳代谢与氮代谢相辅相成。     

水分胁迫下美洲黑杨不同无性系间叶片δ13C 和水分利用效率的研究

通过温室中控制浇水量的方法 ,对 12个美洲黑杨无性系间总生物量、长期水分利用效率 (WUEL)的差异 ,及WUEL 差异与叶片稳定碳同位素组成 (δ1 3C)的相关性进行研究。结果表明 :水分胁迫下各无性系的总生物量均显著下降 ,而δ1 3C明显上升 ;同等水分处理下 ,无性系间总生物量、WUEL 差异显著 ,J2 、J6 、J7、J8、J9是生物量大、WUEL 高的优良无性系 ;δ1 3C的差异在水分处理间达到极显著水平 ,在无性系间也达到显著水平 ,均方的比较结果显示水分是引起δ1 3C差异的主要因素 ;同等水分处理下δ1 3C和WUEL 正相关 ,各水分处理下二者的相关系数都在0 70以上 ;同等水分处理下 ,δ1 3C是间接评估无性系间WUEL 差异的可靠指标。     

林龄、叶龄对亚热带杉木人工林碳氮稳定同位素组成的影响

[目的]研究5个不同林龄(3,8,14,21,46年)、不同叶龄(当年生、1年生、2年生、3年生)杉木人工林叶片的碳、氮稳定同位素组成,并根据它们对氮循环等过程的指示作用来探索不同林龄、叶龄杉木人工林氮循环过程及氮饱和程度的差异,从而为不同生长阶段杉木人工林制定施肥措施提供科学依据.[方法]以福建南平峡阳林场5块相互毗邻的不同林龄杉木人工林为研究对象,在每个林龄的林分内分别设置4个20 m ×20 m的试验小区.分别采集不同林龄杉木活叶并根据“主干法”将采集的杉叶分为不同叶龄,然后在每个小区内采集0 ～ 10 cm深度土层的土样,用同位素质谱仪测定它们的碳、氮稳定同位素组成(δ13C,δ15N),用碳氮元素分析仪测定叶片氮含量,叶片15N富集指数由叶片δ15N值减去相应的土壤δ15N得到.[结果]叶片δ15N值的变化范围为-2.52‰～2.81‰,叶片氮含量的变化范围为7.72％～13.5％,二者在不同林龄间均具有极显著差异,并均呈现出幼林和老林较高、处于速生期的林分较低的趋势,且叶片δ15N值与叶片氮含量之间存在显著的相关性,但不同叶龄叶片δ15N值间则不具有显著差异;不同林龄叶片的15N富集指数存在显著差异,呈现出幼林与老林叶片15N富集指数较接近于0的趋势;叶片δ13C的变化范围为-29.93‰～-27.88‰,不同林龄间差异不显著,但同一林龄不同叶龄叶片的δ13C则有显著差异,且有随着叶龄增大而减小的趋势.[结论]不同林龄叶片δ13C差异不显著但呈现幼年较低的趋势,可能是不同树高导致不同林龄杉木水分利用效率间的差异所致,而同一林龄不同叶龄杉木δ13C间的显著差异则可能是光合作用效率不同造成的.不同林龄在叶片δ15N、叶片氮含量、叶片15N富集指数间的显著差异均指示出处于速生期的林分氮饱和程度显著低于幼林和老林,这说明虽然我国亚热带地区氮沉降现象严重,但氮素仍是限制处于速生期杉木人工林生长的因素.     

欧洲黑杨PnEXPA1基因多态性与稳定碳同位素比率的关联分析

对欧洲黑杨α-expansin基因PnEXPA1的SNP多态性与水分利用效率相关性状稳定碳同位素比率(δ13C)进行了关联分析。利用SNaPshot技术对PnEXPA1基因内11个SNP位点进行了基因型分型,发现各SNP位点优势基因型均为纯合,且其频率高于杂合基因型。关联分析显示:SNP8和SNP12在采用单因素方差分析(ANOVA)和一般线性模型(GLM)2种方法时均与δ13C值显著关联。SNP8为exon 1内的无义突变,可解释6.620%的表型变异;而SNP12位于intron 1中,遗传贡献率为6.613%;这2个SNP位点与SNP9、SNP13共同位于一个高连锁不平衡(LD)的单倍型块中。SNP8与SNP12的TT基因型无性系均具有较高的δ13C值,为优势基因型。     

山鸡椒水分及氮素利用效率性别特异性动态

【目的】以雌雄异株山鸡椒为研究材料,分析雌雄植株在生殖生长过程中水分及氮素利用策略的性别特异性动态变化规律,以期为雌雄异株植物资源分配动态变化机制提供理论依据。【方法】测定雌雄植株在开花后105～165天共5个时期叶片养分含量(碳含量、氮含量、碳氮比)、稳定碳同位素组成(δ¹³C)、稳定氮同位素组成(δ¹⁵N),并分析其动态变化规律。【结果】1)雌雄株叶片δ¹³C平均值分别为-29. 38‰和-28. 08‰。性别和发育时期对雌雄株叶片δ¹³C值影响均显著,5个时期雌株δ¹³C值均显著低于雄株;且随发育进程雌雄植株δ¹³C值均不断下降。2)雌雄株叶片δ¹⁵N平均值分别为1. 90‰和2. 95‰。性别和发育时期对雌雄株叶片δ¹⁵N值均有极显著影响,开花后105～150天(即雌株果实中精油及柠檬醛含量快速积累期)雌株δ¹⁵N值显著低于雄株;随着发育进程,雌雄株叶片δ¹⁵N值均表现出双峰变化趋势,双峰出现在开花后105天和135天,雌株叶片δ¹⁵N在开花后120天达到最低值,雄株叶片在开花后165天时达到最低值。3)雌雄株叶片碳含量平均值分别为49. 44%和49. 28%。开花后105天和120天,雌株叶片C含量高于雄株叶片C含量,开花后135～165天(果实精油快速积累期到稳定期),雌株叶片C含量低于雄株。雄株叶片C含量随发育进程显著升高,而雌株叶片C含量在不同时期无显著差异。4)雌雄株叶片N含量平均值分别为1. 71%和1. 51%。性别对N含量影响显著,雄株叶片N含量均低于雌株(除开花后135天)。5)雌雄株叶片C/N平均值分别为29. 15和33. 72。性别对叶片碳氮比影响显著,雌株C/N值在不同发育时期均小于雄株,但发育时期对其无显著影响;随着发育时期推进,雄株C/N值下降程度高于雌株。6)雌雄植株叶片δ¹³C与N含量以及δ¹³C与δ¹⁵N之间均无显著相关性。【结论】山鸡椒雌雄植株在养分含量、水分及氮素利用策略存在差异,且在开花后105～165天表现出动态变化规律。雌株水分利用效率低于雄株,从果实精油及柠檬醛含量快速积累期到稳定期,雌株水分利用效率不断下降;雌株氮利用低于雄株,且随着植株发育,雌雄株叶片氮素利用效率均表现出双峰变化趋势;雄株叶片氮含量低于雌株,分配更多的氮素至花芽以保证花粉形成;果实精油快速积累期到稳定期,雌株叶片碳含量低于雄株,为果实及种子的形成提供更多的碳元素。