马尾松β-蒎烯合酶基因克隆以及对松材线虫侵染的响应

[目的]对马尾松β-蒎烯合酶基因PmPinS进行克隆,分析其序列特征和高抗易感马尾松中松材线虫侵染后的表达模式,为解析马尾松抗松材线虫病机制提供理论基础。[方法]采用PCR扩增技术克隆马尾松PmPinS的全长编码区序列,进行同源氨基酸序列比对和系统发育分析,利用生物信息学方法分析其基因特征;利用实时定量PCR技术分析马尾松蒎烯合酶基因在接种松材线虫后的高抗和易感马尾松中的表达模式。[结果]克隆获得马尾松蒎烯合酶基因的全长编码区序列,包含1 878 bp的完整开放阅读框,编码625个氨基酸,分子量为71.95 kD,二级结构以α-螺旋和β-折叠为主,含有萜类合酶典型的RR(X)8W、DDXXD和NSE/DTE结构域。系统进化分析发现,PmPinS与扭叶松(-)β-蒎烯合酶聚为一支,序列相似性达93.16%。对高抗和易感马尾松PmPinS在松材线虫接种后的表达模式进行分析发现,PmPinS在高抗马尾松中的表达量显著高于易感马尾松,且在接种30 d内呈现上升趋势,而易感马尾松PmPinS在接种1 d后迅速下降,在接种2 a后,PmPinS表达量在高抗马尾松茎部组织特异性高表达。对松材线虫外源...     

砧木及抗性马尾松松脂组分对松材线虫的响应

目的 通过对马尾松接种松材线虫,分析接种前后松脂化学组分的变化,为马尾松抗松材线虫病的研究提供理论基础。 方法 以浙江省临海市5年生马尾松无性系为研究对象,提取接种前和接种松材线虫1、7、15 d的不同砧木（马尾松砧木和湿地松砧木）、不同抗性（高抗和易感）马尾松的松脂组分,分析各松脂组分含量及动态变化;利用松脂内所得有效萜类对松材线虫实施外源处理,测定松材线虫存活率。 结果 从不同砧木（马尾松砧木和湿地松砧木）、不同抗性（高抗和易感）马尾松中检出19种主要化学组分,其中,α-蒎烯、β-蒎烯、水芹烯、海松酸、山达海松酸、长叶松酸/左旋海松酸、去氢枞酸、枞酸和新枞酸含量较高。接种松材线虫1 d时马尾松砧木中β-月桂烯含量显著高于湿地松砧木（p<0.05）;接种松材线虫7 d与15 d时上述组分含量在不同砧木间无显著差异。不同抗性马尾松中α-蒎烯、β-蒎烯、β-月桂烯、柠檬烯、龙脑、长叶烯、α-石竹烯、反式-β-金合欢烯和新枞酸含量在接种松材线虫后变化规律不同,接种松材线虫1 d时高抗马尾松中α-蒎烯和β-蒎烯含量显著高于易感马尾松;接种松材线虫7 d时高抗马尾松中α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯和长叶烯含量显著高于易感马尾松（p<0.05）;接种松材线虫15 d时高抗马尾松中α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯和长叶烯含量显著高于易感马尾松（p<0.05）。对上述萜类组分进行梯度浓度松材线虫外源试验：以150 mg·g−1浓度α-蒎烯溶液处理0.5 h时,松材线虫存活率达20%;不同浓度β-蒎烯溶液对松材线虫抑制作用相同,1.20 mg·g−1浓度处理0.5 h时松材线虫存活率达50%左右;以10 mg·g−1浓度柠檬烯溶液处理0.5 h时,松材线虫存活率趋于零;以10 mg·g−1浓度长叶烯溶液处理0.5 h时,松材线虫存活率达18%。 结论 不同砧木对马尾松抗性无明显作用;接种松材线虫后,α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯和长叶烯含量存在显著差异,且均为高抗马尾松显著高于易感马尾松。α-蒎烯、β-蒎烯、柠檬烯和长叶烯低浓度下抑制松材线虫活性,与马尾松抗性有关。     

氮磷钾配比施肥对三尖杉幼林生长的影响

利用2006年春栽植在浙江省淳安县富溪林场龙门里苗圃的三尖杉1年生苗和2年生苗营造的幼林分别开展施肥实验,施肥处理采用3因素4水平正交设计,结果表明,在土壤肥力中下,N、P及有机质含量稍低的情况下. N、P、K适当配比施肥能显著促进三尖杉生长,但过量施肥,则会抑制其生长.N、P、K不同配比施肥对三尖杉幼林生长的影响差异显著,当年抽梢长度、当年地径年生长量、次年抽梢长度、次年地径年生长量和次年分枝数指标,蒯9巴处理的1年生苗造林幼林分别比不蒯吧的对照高23.51%、25.00%、50.05%、28.79%和22.67%,2年生苗造林幼林则分别比不施肥的对照高60.10%、7.41%、18.50%、55.39%、41.67%和8.94%.多数生长性状的N×P互作效应显著,配比施用N、P能显著促进三尖杉幼林生长.根据抽梢长度和地径生长量指标得出的三尖杉幼林最佳N、P2O5和K2O的配比蒯吧量为6.0、6.0和1.5 g,株.     

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.     

不同磷效率马褂木种源对磷胁迫的生理反应

低磷胁迫条件下,植物将以一系列形态、生理、生化和遗传机制主动适应胁迫环境,包括根系对生长环境中难溶性磷的活化,有效吸收、运转、分配及再利用等.植物通过改变对养分的需求以维持自身代谢和改变根系形态、生理机能来增强自身活化和吸收养分的强度[1].具有较高的磷素吸收能力是植物耐低磷胁迫的基础[2],研究低磷胁迫条件下植物的生理生化特性对揭示耐低磷机理具有重要意义.以往在农作物方面有过一些研究[3～6],但在林木方面研究不多.本试验以不同磷效率的马褂木(Liriodendron chinense (Hemsl.)Sarg.)6个种源为材料,试图研究低磷营养胁迫下马褂木种源在膜脂过氧化、可溶性蛋白含量、叶绿素含量及酸性磷酸酶活性等方面的差异及与磷效率的关系,为优良耐低磷马褂木种源的选育提供理论依据.     

不同抗性马尾松接种松材线虫后针叶内化学信号物质的变化

【目的】研究不同抗性马尾松防御松材线虫病过程中针叶内一些信号分子的变化规律,为阐明马尾松的抗性机制提供理论依据。【方法】对经严格程序选育的高抗和易感马尾松在接种松材线虫后第1、3、7、15、30天时针叶内H2O2、O-·2、NO和Ca2+等信号分子含量进行动态监测。【结果】接种松材线虫后,易感马尾松体不同部位均检测到大量松材线虫,而高抗马尾松体内未发现松材线虫。在接种后第1、3和7天,高抗与易感马尾松针叶内H2O2含量显著升高;但高抗马尾松在接种后15天,针叶内H2O2含量逐渐恢复到正常水平,而易感马尾松针叶内H2O2含量仍继续升高,在接种后30天,易感马尾松针叶内H2O2含量约为高抗马尾松的1.77倍。高抗和易感马尾松针叶内O-·2含量在接种松材线虫后1~15天也显著升高,高抗与易感马尾松针叶内O-·2含量差异不显著,且变化趋势一致;接种后30天,高抗马尾松针叶内O-·2含量较前期显著下降,而易感马尾松针叶内O-·2含量仍继续增加。高抗马尾松针叶内NO含量在接种松材线后1~15天与对照差异不显著,仅在接种后30天才显著高于对照。而易感马尾松在接种松材线虫后每个时间点,针叶内NO含量显著高于对照和高抗马尾松。高抗和易感马尾松在接种松材线虫后针叶内Ca2+含量变化趋势基本一致,呈现"升-降-升-降"趋势,但高抗马尾松除在接种后第1、15天针叶内Ca2+含量显著高于对照和易感马尾松外,其他时间点皆保持在正常水平,而易感马尾松针叶内Ca2+含量在任何时间点均显著高于对照。【结论】接种松材线虫后,针叶内H2O2、O-·2和Ca2+均迅速升高,作为信号分子诱导防卫反应,且高抗马尾松能有效控制其在体内的含量,最终恢复到正常生理代谢水平,而易感马尾松不能有效控制,多余的ROS和Ca2+会对植株产生毒害。接种松材线虫后高抗马尾松针叶内NO含量在体内的变化基本不明显,但易感马尾松体针叶内内在每个时间点均积累了过多的NO,不利于植株正常代谢。     

马尾松木材化学组分的遗传控制及对木材育种的意义

本文利用 1 3年生马尾松子代测定林的 2 0个自由授粉家系的木材试样 ,着重研究木材化学组分的遗传学问题。研究结果表明 ,木材化学组分、基本密度和生长性状在家系间的差异都达到了极显著水平 ,并受中等至强度的遗传控制。在 6个木材化学组分中 ,灰分、戊聚糖和 1 %NaOH抽出物含量的遗传力较高 ,木质素、综纤维素和热水抽出物含量的遗传力稍低。生长性状与木材密度呈显著的负相关 ,而与木材化学组分相关性很小 ,似相互独立。遗传相关认为灰分和热水抽出物含量可分别作为综纤维素和木质素的间接选择指标。由于综纤维素和木质素含量在家系间的绝对差异较小 ,仅为 2 %～ 3% ,对选育的实际意义不大。可选择综纤维素含量高的优株进行无性繁殖加以利用     

木荷1代育种群体遗传多样性分析

木荷为我国亚热带地区主要的珍贵优质阔叶用材树种和生态防护树种.利用筛选的14对多态性强的SSR引物,对木荷1代育种群体中来自15个产地133个亲本进行遗传多样性分析,为其优异种质资源保存、杂交亲本选配及新种质创制提供科学依据.结果表明:14对引物共扩增86个位点,每对引物检测到的等位基因数(Na)变异范围为2～11个,平均等位基因数(Na)为6.14个,平均有效等位基因数(Ne)为3.23个,平均观察杂合度(Ho)为0.572 0,平均Shannon信息指数(I)和平均Nei's基因多样性指数(Nei)分别为1.224 7和0.599 0,说明木荷1代育种群体具有丰富的遗传多样性,其中,福建建瓯产地遗传多样性最高,浙江遂昌产地遗传多样性最低.木荷1代育种群体中成对亲本间遗传距离为0.023 3～1.633 8,平均为0.6067.不同产地遗传多样性与纬度呈显著的负相关关系(r=-0.5162,p=0.048 9).通过UPGMA聚类,可将133个育种亲本分成3个类群,其中,类群3又分为4个亚类群.木荷亲本选配时,应充分考虑优树的产地来源.     

RAPD标记研究马褂木地理种群的遗传分化

利用RAPD标记对马褂木全分布区 15个种群的遗传多样性进行了分析。研究发现 ,马褂木具有丰富的遗传多样性 ,但东部种群因现有种群小 ,其遗传多样性明显地低于西部种群。种群遗传学研究揭示 ,由于小种群效应 ,以及缺乏有效的基因流和特有的致濒机制 ,马褂木种群间的遗传分化巨大 ,30 %以上的遗传变异存在于种群间。但在不同的地理区域 ,种群间的遗传分化程度不同。在西部分布区 ,地域上相距不远的种群其遗传距离较小 ,而在东部即使两个相邻的种群 ,其遗传距离也非常大。使用Nei’s遗传距离进行算术平均数的非加权成组配对法分析 (UPGMA) ,其聚类结果可以很好地将马褂木划分为西部和东部两个种源区 ,而西部种源又可再划分为西南亚区和华中亚区