不同种源掌叶木种实性状及发芽能力差异

【目的】为了解不同种源地掌叶木种实性状及发芽能力的差异,挖掘掌叶木野生优质种质资源,为掌叶木优良种源选择提供科学依据。【方法】以广西田林、乐业、凤山、环江及贵州独山5个种源地掌叶木果实/种子为试材,测量形态大小、含水量、千粒重和发芽率等17项种实性状及种子发芽指标,采用相关分析和聚类分析揭示种实性状、发芽能力与种源地理、气候因子的关系并进行综合评价。【结果】5个种源间各种实性状及发芽能力差异极显著(P<0.01,下同),其中乐业种源种形系数最大(1.44),凤山的种子含水量最高(43.90%)。17项测定性状变异系数范围为5.02%~103.72%,其中发芽势变异系数最大,平均发芽速度变异系数最小。相关分析结果显示,发芽率与种形系数、种子含水量呈显著正相关(P<0.05,下同),发芽指数与种子含水量呈极显著正相关,表明种形系数越大,种子越狭长、种子含水量越高,发芽能力越强;种实性状和发芽能力与经纬度均无显著相关性(P>0.05),与海拔和年均降水量分别呈正、负相关。主成分分析结果表明,前4个主成分累计方差贡献率达87.110%。聚类分析得出,种子长度和直径较长、发芽率较低的田林、环江、乐业和独山归为一个类群,种子长度和直径较短、发芽率较高的凤山单独为一类群。供试种源中,乐业种源综合得分最高,田林次之。【结论】掌叶木种实的表型性状和发芽能力种源差异明显,各性状间具有一定相关性。种实性状与发芽能力受海拔、年降水的协同选择作用,具有随机变异的特点,综合评价表明,乐业种源在种实性状和发芽能力表现最优,可作为潜在的优良种源进行培育。

干旱胁迫和复水对掌叶木幼苗叶片结构和水分状况的影响

为给喀斯特地区石漠化治理和掌叶木(Handeliodendron bodinieri)的人工繁育提供科学依据,以1年生掌叶木幼苗为试材,通过自然干旱试验,测定干旱胁迫和复水条件下叶片的水分参数,观察解剖结构变化,探究干旱胁迫和复水对掌叶木幼苗叶片解剖结构和水分含量的影响。结果表明,干旱胁迫第0~15天,含水量、相对含水量和水分饱和亏缺均变化较小;干旱胁迫第18天,含水量和相对含水量均降低,水分饱和亏缺增加。干旱胁迫第12天,自由水含量最高,束缚水含量最低;干旱胁迫第18天,束缚水含量最高,自由水含量最低。干旱胁迫第0~18天,上表皮和海绵组织厚度均呈下降趋势,栅海比和组织结构紧密度均呈上升趋势;气孔宽度和气孔面积均呈下降趋势,气孔长度变化不显著,气孔密度呈先升后降的趋势。复水后,含水量、自由水和束缚水含量均快速恢复,气孔宽度、气孔长度、气孔密度和气孔面积均增加,组织结构紧密度降低,组织结构疏松度增加,说明幼苗具有较强的耐旱能力和复水后恢复能力。

掌叶木V-ATP酶C亚基基因克隆及表达模式分析

从珍稀濒危植物掌叶木中克隆了一个V-ATP酶C亚基(HbVATP_C)基因,对其生物信息学特征进行了分析,利用荧光定量技术检测了该基因在不同组织和干旱及盐胁迫下的表达模式。结果显示,该基因开放阅读框全长1128bp,编码375个氨基酸,蛋白分子量是42.57 kD,等电点为5.44,为亲水性蛋白。HbVATP_C具有典型的V-ATP_C结构域,与其他植物同源性较高。HbVATP_C在掌叶木根、茎和叶等不同组织中均有表达,在幼叶中表达水平显著高于其他部位。干旱胁迫下,该基因表达水平均高于对照,盐胁迫下变化不明显,说明该基因能响应干旱胁迫。为进一步研究该基因在掌叶木中的功能奠定了基础。

濒危植物掌叶木种子生态特征

重点研究了贵州茂兰国家级自然保护区喀斯特森林国家一级保护树种掌叶木 ( H andeliodendron bo-dinieri)母树的种子生态特征。单因素方差分析表明在同株母树的不同果序球果量和不同母树的球果出种量均未显示明显差异 ,而不同母树果序出球果量、种子重量分异具有极显著差异 ,这反应了掌叶木母树的有性生殖基本同步 ,球果的发育程度比较接近。掌叶木种子千粒重为 2 0 1 .66g,种子的平均重量为 0 .2 0 g,占乔木树种平均重量的 61 % ;种子含空粒比例高达 8.1 % ;饱满的种子中具有生活力者占 78% ,反映出掌叶木种子有较高的败育率 ;种子的平均含水量为 1 3.5 6% ,自然散播的种子萌发率仅为 1 % ,种子在自然环境下受松鼠、鼠和金龟子类等动物的破坏率高达 98.2 5 %。在同样贮藏条件下 ,播种环境对种子的发芽率影响显著 ,质地疏松、透气性好或火烧地有利于掌叶木种子的萌发 ,其种子萌发率可达 84.98%。

不同种源掌叶木果实和种子表型性状多样性分析及综合评价

以广西乐业、广西田林、广西凤山、广西环江和贵州独山5个种源掌叶木[Handeliodendron bodinieri (Lévl.)Rehd.]为研究对象,对各种源果实和种子的11个表型性状进行了多样性分析,对表型性状间及其与地理-气候因子进行了相关性分析,并对各种源进行了聚类分析;在表型性状主成分分析基础上,对各种源进行了综合评价。结果表明:各种源间的单果质量差异不显著,果形系数差异显著(P<0. 05),其余9个表型性状差异极显著(P<0. 01);全部表型性状的种源间变异系数平均值(10. 74%)大于种源内变异系数平均值的均值(6. 86%);总体来看,种子表型性状的种源重复力较高。果实直径与果实长度、单种子质量与单果质量、单种子质量与种子直径均呈显著正相关,相关系数分别为0. 913、0. 927和0. 952;种子千粒质量与种子长度呈极显著正相关,相关系数为0. 960;各表型性状与纬度、经度和年均降水量的相关性均不显著,其中,果实直径、单果质量、种子长度、种子直径、单种子质量、种子含水量和种子千粒质量与年均降水量均呈负相关。聚类分析结果表明:5个种源被分成3组,其中,广西田林和广西凤山2个种源各自单独聚为一组,其余3个种源聚为一组。主成分分析结果表明:前3个主成分的特征值均大于1,累计贡献率为92. 28%,种子千粒质量、种子长度、种子出仁率、种形系数、种子含水量和单种子质量的权重系数均较大。供试种源中,广西凤山种源的综合得分最高,广西田林种源的综合得分最低。研究结果显示:掌叶木果实和种子的表型性状变异丰富,并以种源间变异为主,且具有随机变异的特点;种子表型性状是评价掌叶木种源的主要指标,且广西凤山种源掌叶木的表型性状最优。

掌叶木的花器官发生及其系统学意义

利用扫描电子显微镜和光学显微镜观察了掌叶木的花器官发生过程。观察结果表明:花序原基最先发生,然后形成两个大小不一的花原基;萼片原基的发生不同步,螺旋状向心发生;4–5枚花瓣原基以接近轮状方式近同时发生;不存在花瓣-雄蕊复合原基;7–8枚雄蕊原基为近同时发生,其生长较花瓣原基快;心皮原基最后发生,3枚心皮原基为同时发生。花为单性花。在雌花中,子房膨大而雄蕊退化。在雄花中,雄蕊正常发育,子房退化。讨论了掌叶木花器官发生和发育的系统学意义。

掌叶木种皮障碍及种子各部位内源抑制活性的研究

掌叶木(Handeliodendron bodinieri)是残遗于中国的稀有单种属植物,因人为破坏、生境特殊及自身特性的影响,资源稀少,被列为国家一级重点保护野生珍稀濒危植物。该研究以掌叶木种子为材料,研究了4种不同发芽条件下(带种皮、浓硫酸处理种皮、完全去除种皮、仅露出胚根)种子萌发性、种皮透水性、掌叶木果皮、假种皮、种皮和种仁四个部位不同浓度甲醇浸提物(0、3.125、6.25、12.5、25 mg/m L)对白菜种子萌发及幼苗生长的影响以及掌叶木各部位浸提物对种子萌发的影响。结果表明:(1)掌叶木种皮具有一定的透水性,为掌叶木种子的萌发提供必要的透水透气条件,不影响种子萌发前的水分吸收,但掌叶木种皮的机械阻碍、易霉变对种子的萌发影响较大。(2)掌叶木的果皮、假种皮、种皮和种仁甲醇浸提物对白菜种子的萌发和生长都有影响,尤其对白菜幼根的生长有较强的抑制作用,抑制强度依次是种仁>果皮>假种皮>种皮,且随着浓度的升高,抑制作用增强。该研究结果揭示了掌叶木种子难发芽、发芽率低的原因,为掌叶木的人工扩繁和保护与利用奠定了基础。

野生濒危植物掌叶木的ISSR-PCR反应体系的建立

以野生濒危植物掌叶木的叶片为材料,通过单因子试验分别研究了模板DNA、退火温度、Taq DNA聚合酶用量、dNTP浓度、Mg2+浓度、引物浓度等对ISSR-PCR反应的影响,找出各自的合适条件,通过各个因子的组合研究建立了适宜于掌叶木ISSR分析的扩增体系,即25μL的反应体系中含模板DNA约30 ng,Mg2+2.0 mmol/L,引物0.8μmol/L,dNTP0.20 mmol/L,Taq DNA聚合酶1.5 U。该研究为利用ISSR分析掌叶木遗传多样性、进行掌叶木种质资源研究等奠定了良好的基础。

野生濒危掌叶木SRAP-PCR体系的建立与优化

以野生濒危植物掌叶木的叶片为材料,通过正交试验与单因素试验相结合的方法,研究了模板DNA用量、Taq DNA聚合酶用量、dNTP浓度、Mg2+浓度、引物浓度等因素对SRAP-PCR反应的影响,建立了适宜于掌叶木SRAP分析的扩增体系,即20μL的反应体系中含模板DNA约20 ng,Mg2+2.0 mmol/L,引物0.6μmol/L,dNTP 0.20 mmol/L,Taq DNA聚合酶1.5 U。该研究为利用SRAP技术分析掌叶木遗传多样性、进行掌叶木种质资源相关研究等奠定了良好的基础。

掌叶木种子及其籽油性状综合评价模型构建和优选

为提高木本粮油植物掌叶木不同种源种子及籽油性状的综合评价结果准确性和评价方法的优选,指导掌叶木优良种源筛选和良种选育,该文构建了一套综合评价模型,对广西乐业、田林、凤山和环江以及贵州独山5个种源掌叶木种子及籽油相关的14项指标采用主成分分析法、因子分析法、离差最大法、熵值法4种单一方法进行评价排序,并对4种方法的评价结果采用均值、Borda、Copeland共3种组合方法进行评价排序,均通过肯德尔和谐系数一致性检验后确定最终评价排序;采用斯皮尔曼等级相关系数对最终评价排序与4种单一方法评价排序进行相关性分析,并筛选最好单一评价方法。结果表明:4种单一评价方法下种源排序虽存在一定差异但通过了肯德尔和谐系数一致性检验;3种组合评价排序均相同,各种源最终评价排序从高到低依次为凤山、乐业、独山、环江、田林。最终评价排序与主成分分析法、因子分析法、离差最大法和熵值法等4种单一方法评价排序的斯皮尔曼等级相关数值分别为1.00、0.90、1.00、0.90,相关性均达到显著水平(P<0.05);主成分分析法和熵值法所得种子千粒质量的权重值均列各指标首位。因此,基于4种单一评价方法和3种组合评价方法的综合评模型为多种源掌叶木种子及籽油性状提供更为科学合理的排序结果;从易用、简便和有效性角度,掌叶木种子及籽油性状的最优单一评价方法为熵值法,评价中最重要的指标为种子千粒质量,凤山种源掌叶木种子及籽油性状最优。研究结果可为掌叶木种质资源高效利用提供理论依据,也可为种子及油脂领域综合评价研究提供新思路。

掌叶木不同种源种子的经济性状

【目的】研究掌叶木种子千粒质量、出仁率、含油率和籽油脂肪酸等经济性状在种源间的差异及变异规律,评估并筛选最优生物柴油原料种源。【方法】以广西乐业、田林、凤山、环江和贵州独山5个种源掌叶木种子为试验材料,测定千粒质量和出仁率后,采用索氏抽提法分别测定种子、种仁和种皮含油率,利用气相色谱法分析籽油脂肪酸组成和含量;对种子经济性状间及其与地理-气候因子进行相关性分析,并对各种源进行聚类分析;基于脂肪酸燃料特性因子对各种源进行评估。【结果】1)各种源间的种皮含油率差异不显著,千粒质量、出仁率、种子和种仁含油率差异均极显著(P<0. 01),此5个性状在种源间变异系数均值为13. 7%,其中凤山种源除种皮含油率外,千粒质量(210. 02 g)、出仁率(68. 89%)、种子含油率[43. 23 g·(100 g)^(-1)]和种仁含油率[56. 56 g·(100 g)^(-1)]均最高。2)掌叶木籽油含有14种长链脂肪酸,包括6种饱和脂肪酸、5种单不饱和脂肪酸和3种多不饱和脂肪酸,其中不饱和脂肪酸平均质量分数高达94. 08%,种源间变异系数仅为0. 53%; 8种主要脂肪酸(质量分数>1%)占籽油脂肪酸组成的98. 19%,它们在种源间的变异系数均值为7. 21%,其中神经酸平均质量分数(7. 8%)排在已知含有神经酸木本植物第4位。3)相关性分析结果表明:种子含油率与种仁含油率呈极显著正相关(P <0. 01,R=0. 997);除亚麻酸外,主要脂肪酸间均呈较多的显著或极显著相关,这些脂肪酸按碳链长度22划分为2大类群,群内各组分相互促进,群间反促进;千粒质量与亚麻酸、出仁率与饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸、种子含油率与棕榈酸、亚油酸、芥酸和单不饱和脂肪酸均呈极显著相关(P <0. 01),相关系数分别为-0. 983、-0. 964、0. 964、-0. 998、-0. 981、0. 995和0. 976;种子经济性状与地理-气候因子间的相关性不显著。4)聚类分析结果显示:5个种源被分为3组,其中,乐业和独山2个种源聚为一组,田林和环江2个种源聚为一组,凤山种源单独聚为一组。5)掌叶木籽油作为生物柴油原料须分离木焦油酸和神经酸,且不能满足冷滤点-10℃要求,凤山种源各项评估数值均为最优。【结论】掌叶木种子千粒质量、出仁率、种子含油率和种仁含油率等经济性状在种源间存在丰富变异;籽油经济利用价值较高,籽油低温流动性较好,主要脂肪酸质量分数在种源间离散程度和变异幅度均较小,性状稳定;种子经济性状受地理-气候因子影响不显著,在种源间具有随机变异的特点,且广西凤山为最优生物柴油原料种源。

广西木论自然保护区掌叶木种群结构与分布格局

掌叶木(Handeliodendron bodinieri),是残遗于我国石灰岩地区的单种属特有种之一。因人为影响,生境特殊及自身特性,资源稀少,被列为国家一级重点保护野生植物。为了解掌叶木种群结构与动态以及空间分布格局特征,采用样地并结合无样地取样技术对掌叶木种群进行调查,绘制径级结构和高度级结构图、应用点格局进行分析,并采用Ripley's K(d)函数有效地描述种群空间属性。同时采用点到点距比率法进行格局计算。结果表明,掌叶木种群幼苗严重不足,种群呈衰退趋势;种群空间分布主要呈随机分布;掌叶木种群的分布格局受物种本身的繁殖特性、岩溶石山的生境特点以及种内种间的竞争等的共同影响。

掌叶木种子的离体培养与玻璃化逆转研究

为探索国家Ⅰ级重点保护野生植物掌叶木的快速繁殖技术,采用离体培养法,以掌叶木种子为外植体,在含有不同生长调节剂的培养基上诱导萌芽及丛芽。结果表明:在适量的生长调节剂作用下,掌叶木种子现采现培养发芽率可达96.7%,随着贮藏时间的延长,发芽率逐渐降低,半年后全部失去发芽力。BA有利于苗的增粗生长,NAA有利于苗的高生长。采用MS+BA1.0mg/L+NAA0.2mg/L培养基可诱导产生生长状态良好,增殖倍数为3.43的丛芽,但随着继代次数的增加,易产生玻璃化现象。将MS培养基换为B5培养基,BA-NAA组合换为KT-IBA组合,可以有效逆转玻璃化苗。正交试验结果表明:KT的含量对丛芽增殖倍数和玻璃化逆转起决定作用,其次是培养基,采用0.75B5+KT1.0mg/L+IBA0.05mg/L+蔗糖40g/L培养基配方可以获得玻璃化逆转率和增殖率较高的丛芽。

不同贮藏条件对掌叶木种子生理特性的影响

以掌叶木种子为试材,研究了在室温干藏、4℃干藏、4℃沙藏3个不同贮藏条件对种子的相对电导率、MDA含量、SOD活性及可溶性糖含量等生理生化特性的影响。结果表明:4℃干藏有利于延长掌叶木种子的贮藏寿命;4℃干藏的种子相对电导率、MDA含量和可溶糖含量均小于室温干藏、4℃沙藏的含量,而4℃干藏的SOD活性高于室温干藏、4℃沙藏的SOD活性;贮藏条件与相对电导率、MDA含量、SOD活性的相关系数均达0.5以上,可作为种子贮藏的评价指标。

我国西南部喀斯特森林特有濒危树种掌叶木新的微卫星分子标记的开发

采用基因组DNA富集文库法FIASCO(Fast isolation by AFLP of sequences containing repeats)从掌叶木(Handeliodendronbodinieri)基因组中分离和筛选了10个新的微卫星位点,进而对掌叶木茂兰自然分布居群的遗传多样性进行了分析。结果表明,每个位点在30株掌叶木个体上的平均等位基因数(A)为3.5(3～5个),平均观察杂合度(HO)为0.650(0.267～0.900),平均预期杂合度(HE)为0.494(0.224～0.652)。每个位点的第一排除概率值Pr(Ex1)为0.029～0.240,位点综合值为0.7496。单个位点的第二排除概率Pr(Ex2)为0.123～0.419,位点综合值为0.9517。这些信息预示着这些微卫星标记可以为研究喀斯特特有濒危树种掌叶木的基因流及居群遗传结构提供有效的遗传工具。

掌叶木叶化学成分研究

掌叶木为中国特有的珍稀濒危植物,本文对掌叶木叶化学成分进行了研究.运用大孔树脂、反相常压柱色谱和制备高效液相等技术对掌叶木叶70%乙醇提取物进行分离纯化,再通过理化性质和波谱分析方法,从掌叶木叶中分离得到2个木脂素和3个黄酮苷类化合物.经鉴定其结构分别为(7 S,8 R)-二氢脱氢二松柏醇-4-O-β-D-吡喃葡萄糖苷(1)、松脂-4-O-β-D-葡萄糖苷(2)、Kaempferol-3-O-α-L-Rhamnopyranose(1→2)-β-D-glucopyranoside-7-Oα-L-Rhamnopyranoside(3)、Kaempferol-3-O-β-D-glucopyranose(1→2)-α-L-Rhamnopyranoside-7-Oα-L-Rhamnopyranoside(4)、Quercetin-3-O-β-D-glucopyranose(1→2)-α-L-Rhamnpyranoside-7-O-α-L-Rhamnopyranoside(5).这些化合物都是首次从该属植物中分离得到.

掌叶木种仁油的脂肪酸组成及种仁的营养成分分析

采用国标方法对掌叶木种仁油的脂肪酸组成及种仁的营养成分进行了分析测定。结果显示:掌叶木种仁粗脂肪含量为49.20%,种仁油中含有13种脂肪酸,主要成分为二十二碳一烯酸(35.65%)、油酸(25.03%)、花生一烯酸(15.42%)和二十二碳四烯酸(9.35%),以不饱和脂肪酸为主,含量高达96.68%;种仁总糖含量为6.60%,粗蛋白质含量为15.10%,种仁蛋白氨基酸含量为12.31%;在种仁蛋白中检测出16种氨基酸,其中7种必需氨基酸的含量占氨基酸总量的33.23%,氨基酸组成较全面;种仁中钾(10.10×103mg/kg)、磷(5.20×103mg/kg)、镁(2.43×103mg/kg)、钙(1.83×103mg/kg)、铁(42.50 mg/kg)、锌(19.00 mg/kg)、铜(12.20 mg/kg)、锰(11.80 mg/kg)等矿质元素的含量比较丰富。分析结果表明,掌叶木种仁既可作为生产生物柴油的原料,也具有较高的营养和保健价值,是良好的蛋白质和食用油资源,具有广阔的开发前景。

广西乐业县掌叶木种群动态研究

掌叶木(Handeliodendron bodinieri)是国家一级保护植物,中国特有的珍稀濒危单种属植物之一。对广西乐业县神木天坑和穿天洞坑的掌叶木种群展开调查,结果表明:两样地掌叶木种群空间分布格局均为随机分布;径级结构和高度级结构显示Ⅰ和Ⅴ年龄级的幼苗和老木数量稀少,而大量个体集中在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ年龄级,呈现纺锤形结构,即为衰退型种群;种群动态指数Vpi为0.592、Vpi′为0.118,即种群属于增长型,但易受外部环境因素干扰,增长趋势极小,从长远来看,由于Ⅰ级幼苗的缺失,最终会导致种群的衰退。静态生命表和存活曲线显示掌叶木种群随着年龄增长,生存质量越来越低,存活曲线更趋于DeeveyⅡ型,属于衰退型种群;针对该种群的特征和濒危原因,探讨其保护策略。

掌叶木种子萌发过程中过氧化物酶和超氧化物歧化酶同工酶分析

以掌叶木种子为试材,应用聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳法,对掌叶木去除种皮的种子萌发过程中过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）同工酶动态变化进行了研究。结果表明：在掌叶木种子萌发初期（0~2d）,种子吸水打破休眠而合成少数POD、SOD同工酶;萌发中期（3~5d）,种子开始萌动,胚根逐渐伸长,SOD和POD 2类同工酶均有新酶带合成,2类酶的种类、含量迅速增加,标志着种子开始萌发;萌发后期（6~9d）,胚根继续伸长,子叶逐渐展开,胚芽开始生长,SOD、POD 2类同工酶酶含量有所减弱,但各同工酶的种类不减,仍有新酶合成。不同萌发时期同工酶的变化可作为掌叶木种子萌发各阶段的重要标志。

茂兰保护区珍稀濒危植物掌叶木资源调查

于2012～2014年采用样带法对22条样带开展掌叶木资源调查.结果表明,茂兰保护区野生掌叶木现存量为37 809～66917株之间的估计值,平均3.703 2株/hm^2,最大胸径57 cm,最高16 m;分布海拔上限906m;野生种群生长良好,受危害因子主要是村民生产活动带来的少量薪柴及家具用材;掌叶木为林区优势建群种,分布格局从次生林到原始森林均有分布,以次生林多见.另外,掌叶木野生种群幼苗严重不足,种群呈衰退趋势,并多处出现克隆繁殖现象.