异质养分环境下不同家系福建柏光合特性及酶活性的差异

【目的】探究在不同异质养分环境下,福建柏[Fokienia hodginsii(Dunn)Henry et Thomas]不同家系幼苗叶片光合特性和酶活性差异及变化趋势,为福建柏新品种培育提供理论依据和数据支持。【方法】以福建柏9个1年生家系(454,464,467,474,490,493,500,534,541)幼苗为研究对象,采用盆栽试验,设置氮(N)、磷(P)、钾(K)3种不同异质养分环境,以同质养分环境为对照,研究福建柏各家系幼苗叶片的光合特性、荧光参数及酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT))活性和丙二醛(MDA)含量对不同养分斑块的响应差异。在此基础上,计算不同家系福建柏幼苗叶片光合特性、荧光参数及酶活性和MDA含量的表型可塑性指数。【结果】(1)N、P异质斑块下,福建柏幼苗叶片的净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(T_(r))均高于同质养分斑块和K异质斑块,493家系在N异质斑块、541家系在P异质斑块中的P_(n)均最高。K异质斑块和同质养分斑块下,福建柏幼苗叶片胞间CO_(2)浓度(C_(i))明显高于N、P异质斑块,N异质斑块下大部分福建柏家系幼苗叶片WUE较高。(2)在N异质斑块中,不同家系福建柏幼苗叶片的初始荧光值(F_(o))和PSⅡ最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))均较高,PSⅡ实际光化学效率(Yield)和光合电子传递速率(ETR)呈极显著正相关,N、P异质斑块中各家系Yield和ETR均较高。各斑块下福建柏家系PSⅡ的潜在活性(F_(v)/F_(o))无明显的变化规律,同一家系的F_(v)/F_(o)峰值在各种斑块间差异较大,其中500家系的F_(v)/F_(o)在各斑块之间差异显著,534家系的F_(v)/F_(o)在各斑块间无显著差异。(3)在P异质斑块中不同家系福建柏幼苗叶片POD活性均最高,在N异质斑块中大部分家系幼苗叶片POD活性较同质养分斑块有一定提升,在K异质斑块下福建柏家系幼苗叶片POD活性较同质养分斑块无明显规律。N、P异质斑块中,各家系福建柏幼苗叶片SOD和CAT活性均高于同质养分斑块,K异质斑块中POD、SOD和CAT 3种酶活性与同质养分斑块差异不大。N、P异质斑块中,福建柏幼苗叶片MDA含量均明显低于同质养分斑块,而K异质斑块中MDA含量则明显高于N、P异质斑块。(4)福建柏家系幼苗叶片荧光参数的表型可塑性指数均值最低,为0.29,光合特性的表型可塑性指数均值为0.52,而酶活性和MDA含量的表型可塑性指数均值为0.57。光合生理整体表型可塑性指数最高的是464家系,最低的是490家系。【结论】福建柏各家系幼苗叶片对N、P异质环境表现出较好的适应性,K异质环境对福建柏幼苗叶片光合作用强度和酶活性有一定的抑制作用;9个家系中,464家系具有较高的光合生理可塑性。

福建柏愈伤组织诱导与抗褐化研究

【目的】比较不同抗褐化剂减轻福建柏组织培养过程中褐化现象的效果,以提高福建柏愈伤组织培养的增殖分化能力。【方法】以福建柏鳞叶和茎段为外植体,通过单因素试验,研究0.0~2.5 mg/L NAA和2,4-D及0.0~3.0 mg/L IBA对愈伤组织诱导率与生长状态的影响;以福建柏茎段为外植体,采用单因素和多因素组合试验,研究100~2000 mg/L聚乙烯吡咯烷酮(PVPP)、100~1000 mg/L活性炭(AC)和V C以及不同质量浓度V C与AC组合,对愈伤组织污染率、死亡或褐化率及诱导率的影响;以诱导的愈伤组织为材料,采用单因素试验,研究100~1000 mg/L PVPP、100~300 mg/L V C、200~1000 mg/L AC、30~100 mg/L V B对愈伤组织增殖生长量、增殖率、褐化率及PPO、POD活性的影响。【结果】①不同质量浓度NAA、2,4-D和IBA对福建柏鳞叶愈伤组织的诱导率总体高于茎段,各生长素对福建柏鳞叶和茎段愈伤组织的诱导率均表现为NAA>IBA>2,4-D,所有处理中以1.0 mg/L NAA对福建柏鳞叶愈伤组织的诱导率最高,为83.33%;以0.5 mg/L NAA对茎段愈伤组织的诱导率最高,为61.11%;愈伤组织生长状态和抗褐化效果优劣依次为NAA、2,4-D、IBA。②仅100 mg/L V C+200 mg/L AC处理的愈伤组织污染率低于不添加抗褐化剂的对照;死亡或褐化率仅500 mg/L PVPP处理与对照相同,均为0.00%,其余处理均高于对照;诱导率则以不同质量浓度PVPP、1000 mg/L V C、100 mg/L V C+200 mg/L AC处理与对照相当或高于对照,其余处理均低于对照;愈伤组织生长状态总体以PVPP处理表现最优。③仅300 mg/L PVPP、200和400 mg/L AC处理的愈伤组织增殖率高于对照,增殖生长量仅100和200 mg/L PVPP、100 mg/L V C、200 mg/L AC处理高于对照;所有处理中以200 mg/L AC处理的愈伤组织增殖率和增殖生长量最高,分别为70.00%和10.07 g;各抗褐化剂对福建柏愈伤组织增殖效果的优劣依次为PVPP、AC、V C、V B。④不同抗褐化剂处理的愈伤组织褐变率均呈先增加后趋于稳定的变化趋势,但变化幅度存在显著差异;各抗褐化剂的抗褐化效果优劣依次为AC、PVPP、V C、V B。⑤不同质量浓度PVPP、V C、AC处理对福建柏愈伤组织PPO和POD活性的影响具有显著差异,但各处理PPO活性均与对照无显著差异,POD活性以500 mg/L AC处理显著高于其他处理。【结论】在福建柏愈伤组织诱导阶段,愈伤组织的褐化与生长素种类有关,生长素NAA、2,4-D适用于福建柏愈伤组织的诱导,IBA诱导的愈伤组织容易褐化,添加适量抗褐化剂能减少愈伤组织的褐化情况。在愈伤组织增殖培养阶段,适宜质量浓度的PVPP、AC作为抗褐化剂能有效减缓福建柏愈伤组织的褐化进程,保持愈伤组织的正常增殖生长,但高质量浓度的抗褐化剂会抑制愈伤组织的生长。

福建柏初级种子园自由授粉子代测定及选择

为掌握福建柏生长和遗传变异规律及构建福建柏育种群体,于2010年在福建省安溪半林国有林场对1977年营建的福建柏初级种子园进行单系采种,开展福建柏种子园自由授粉子代测定。结果表明,试验林9 a时树高、胸径、单株立木材积生长整体呈正态分布,试验林1~9 a时,树高、胸径和单株立木材积在区组间、家系间存在极显著差异,家系与区组互作效应在试验林5 a后差异不显著。试验林9 a时树高、胸径、材积平均生长量分别为8.4 m、12.0 cm、0.0490 m^(3),分别比对照(初级种子园混合种子子代)生长量大12.8%、7.1%、11.1%。以材积育种值大于0且入选率为35%为标准,筛选出7个速生优良家系,入选率为33.3%,树高、胸径和单株立木材积的平均值分别为8.4 m、12.2 cm和0.0513 m^(3),平均遗传增益分别为2.16%、4.63%和14.57%;以单株材积育种值大于0且遗传增益大于15%为标准,筛选出优良单株34株,入选率为4.8%,树高、胸径和单株立木材积的平均值分别为9.3 m、14.8 cm和0.08 m^(3),平均遗传增益分别为2.52%、5.46%和20.68%。选育的优良材料进一步丰富了福建柏育种群体,且为初级种子园去劣疏伐提供参考。

不同种源福建柏生长性状的差异与评价

【目的】通过种源试验研究不同种源福建柏叶性状的差异、光合以及生长特性,为福建柏引种栽培、遗传改良及高效培育提供优良的种植材料。【方法】以福建省安溪丰田国有林场福建柏种源试验林为研究对象,分析15个种源福建柏叶功能性状以及生长特性(胸径、树高、冠幅、材积、木材基本密度)以及生理特性(光能利用率、水分利用率),通过多重比较和方差分析对不同种源福建柏进行综合评价。【结果】1)不同种源的福建柏8个叶功能性状存在差异性,8个功能性状的种间变异范围为6.26%~27.05%,种间平均变异系数为23.83%;种内变异范围为6.10%~22.75%,种内平均变异系数为14.05%。2)福建柏胸径、树高以及冠幅种间变异幅度为16.17%~23.70%,种间平均变异幅度为19.84%,种内平均变异幅度为18.87%;材积在种源间变异系数高达19.90%,而在种源内变异系数为7.44%;福建柏木材基本密度在种源间变异系数为14.05%,而在种源内变异系数为8.86%;种间平均变异系数大于种内平均变异系数,这表明其生长性状在种源间变异较丰富。15个种源建柏胸径、树高、冠幅、材积以及木材基本密度的种源遗传力均大于或等于0.59。3)7号和12号种源最大水分利用效率以及对光能的吸收转化利用效率较高。【结论】通过研究福建柏的功能形状、生长特性以及生理特性,通过分析以及比较,选出两个优良种源,分别是5号、8号种源,本研究筛选优良种源的方法可以为其他树种提供研究依据。

福建省福建柏人工林立地类型划分及质量评价

对福建省内的福建柏人工林进行立地类型划分和立地质量评价与分级,筛选出较适宜福建柏造林的立地条件,以期为该地区福建柏人工林的经营和管理提供科学依据。在福建省内6个地区的福建柏人工林设置了104块标准样地并调查这些样地的立地因子和林分生长状况,应用数量化理论Ⅰ,筛选出主导因子来划分立地类型,构建数量化预测方程,进而确定立地质量等级并进行数量化评价。结果表明,海拔、土层厚度、坡度、坡位、土壤类型、腐殖质层厚度以及坡向7个环境因子与福建柏树高模型数量化拟合复相关系数为0.7451,模型的F检验达到极显著水平(P<0.01);海拔、土层厚度、坡位是影响福建柏林分生长的主导因子,根据这3个主导因子可划分出25个立地类型;从立地质量划分结果来看,福建柏立地质量优良水平的标准地占80%。福建柏最适宜在中低海拔、较厚的土层和腐殖质层、中坡位、坡度较缓以及阴坡、半阴坡或半阳坡的环境中生长,大部分林分立地质量良好,数量化理论方法可应用于评价立地质量和预测福建柏人工林生长趋势。

不同种源福建柏叶精油得率及成分分析

以福建安溪丰田国有林场福建柏种源实验林中14个种源的福建柏为研究对象,采用超声波辅助水蒸气蒸馏法提取福建柏叶精油,并用GC-MS对福建柏叶精油的成分及其GC含量进行检测,分析不同种源福建柏叶精油得率及成分的差异。通过单因素和正交试验设计,得到福建柏叶超声波辅助水蒸气蒸馏法的最佳提取工艺为:液料比3.5∶1(mL∶g)、提取时间8 h、超声波处理时间30 min和超声波功率240 W。此条件下,精油得率为0.252%。14个种源叶精油共检测出17种主要成分(GC含量大于1%的成分),占总成分的86%~92%,主要成分GC含量存在明显差异,其中α-蒎烯、1-辛烯-3-醇、β-蒎烯、β-月桂烯、D-柠檬烯、β-石竹烯、Z,Z,Z-1,5,9,9-四甲基-1,4,7-环十一碳三烯、β-荜澄茄烯、γ-杜松烯为共有的主要成分,α-蒎烯GC含量约为50%。重庆江津种源叶精油成分和GC含量与其他种源差异明显;大部分福建省内种源叶精油成分和GC含量具有较强的相关性;广西3个种源中桂林灌阳和南宁大明山这2个种源有较强的相关性,广东深圳南岭种源精油成分与福建省内种源有较强的相关性,表明种子来源距离较近的福建柏叶精油成分及其GC含量相关性较强。不同种源福建柏叶精油主成分综合得分最高为种源广西来宾金秀,α-蒎烯含量较低;综合得分最低为福建莆田仙游,α-蒎烯含量较高。根据福建柏叶精油得率、主要成分GC含量,福建三明大田、广西南宁大明山较适合作为提取福建柏叶精油的优良种源。

不同养分斑块对福建柏家系光合特性及生理特征的影响

为探讨不同福建柏家系在不同养分斑块条件下的光合特性及叶片生理特征,选取10个优良福建柏家系为试验材料,构建氮(N)、磷(P)、钾(K)3种异质养分斑块,以同质养分斑块作为对照,开展盆栽试验,分析不同养分斑块条件下福建柏家系的光合特性及生理特征,并采用主成分分析和聚类分析法对不同养分斑块条件下福建柏家系的光合能力进行综合评价。结果表明:(1)福建柏家系的光合特性及生理特征在不同养分斑块条件下具有一定差异。其中,与同质、K养分斑块条件相比,N、P养分斑块条件下,福建柏家系的叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量以及光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))、初始荧光(F_(o))、PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、PSⅡ实际光量子产额(Yield)和最大光合电子传递效率(ETR)等光合荧光特性升高,叶片胞间CO_(2)浓度(C_(i))降低。N、P养分斑块条件下,福建柏家系叶片的过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性显著高于K、同质养分斑块;与其他酶的变化规律不同,同质养分斑块条件下,福建柏家系叶片的丙二醛(MDA)含量高于所有异质养分斑块。(2)同一养分斑块条件下各福建柏家系的光合特性及生理特征具有一定差异,其中,叶绿素含量、光合特性和叶绿素荧光分别以590、551、550号家系为最高;590号家系的CAT活性最高,552号家系的SOD、POD活性最高,548号家系的MDA含量最高。综上可见,与同质、K养分斑块条件相比,N、P养分斑块条件更有利于福建柏家系光合效率的提升;在10个福建柏家系中,590、552、591号家系具有较高的光合能力。

基于文献计量的近40年福建柏研究态势分析

福建柏为柏科福建柏属唯一树种,是我国二级保护植物以及南方重要的珍贵用材树种。本文基于Web of Science核心合集和中国知网数据库,系统梳理了1976—2020年福建柏研究的相关文献,分析研究文献的数量年动态、研究热点、来源、机构、基金、作者及其文章影响力、涉及学科。结果表明:近40年国内外学者们对于福建柏的关注度逐渐提高,发文量总体呈上升趋势。国内福建柏研究的文献量可分3个阶段:第Ⅰ阶段(1976—1996年)萌芽期;第Ⅱ阶段(1997—2017年)较快发展期;第Ⅲ阶段(2018—2020年)平稳发展期。Web of Science中涉及了很多全球性灾害性气候,其研究趋势更强调对福建柏的保护;CNKI中对福建柏混交林的生态效益研究热情最大,对福建柏种源的研究位居前列。福建柏的保护与生态效益的进一步挖掘在未来很有可能成为研究的热点问题。

四年生福建柏家系生长性状遗传变异及选择

为了探讨福建柏[Fokienia hodgirtsii(Dunn)A.Henry et Thomoas]在广西壮族自治区南部的生长及遗传变异规律,对种植于玉林市的50个家系生长性状进行测定和分析。结果表明,福建柏林木生长良好,4年生时平均树高为3.30 m,平均地径为8.11 cm,家系间生长性状存在显著或极显著差异,各性状家系遗传力为弱至中度,单株遗传力为弱度。初步筛选出10个优良家系,树高和地径的遗传增益平均值分别为0.254%和0.037%,选出7个优良单株,树高和地径的遗传增益平均值分别为0.420%和0.075%。

福建柏苗期生物量种源间遗传变异及其综合评价的研究

1996年首次从我国福建柏全分布区采集16个福建柏种源种子,1997年在福建省永泰县东星苗圃和湖南省宁远县林技中心进行苗期试验。研究分析了1年生福建柏苗期生物量及组成生物量相关性状的种源间差异、苗期生物量与种源产地气候关系以及各性状间的相互关系。结果表明:苗期生物量种源间差异显著,这些差异主要由遗传因素制约,并呈现以纬向渐变为主的地理变异趋势;苗木生物量在各性状、地上和地下的分配具有高度的相关性;包括苗高和地径在内的各性状之间存在着显著的表型和遗传相关,通过无约束指数选择法,评定了各种源的苗期综合表现,并选出福建永泰点表现优良的福建龙岩和福建仙游种源,湖南宁远点表现优良的福建龙岩和湖南道县种源。

不同坡位对福建柏生长影响的研究

对不同坡位的福建柏生长进行研究,结果表明:不同坡位对福建柏树高、胸径、枝下高生长有显著影响。随着坡位下降,树高、胸径、材积生长显著增大。下坡位平均树高生长达7.28 m,平均胸径生长达11.78 cm,单位面积材积生长达30.525 m3,单位面积材积比上坡位增长95%;中坡位平均树高生长达6.83 m,平均胸径生长达11.30 cm,单位面积材积生长达24.198 m3,单位面积材积比上坡位增长55%;上坡位平均树高生长仅为6.25 m,平均胸径生长为8.98 cm,单位面积材积生长仅为15.651 m3。福建柏在下坡位生长最佳,中坡位次之,上坡位最差。因此,福建柏商品林造林地最宜选择下坡位,较宜为中坡位。

福建柏种源苗期生长和根系性状的遗传变异

在 3个育苗点对来自福建、湖南等 6个省的 1 6个福建柏种源种子进行了首次种源的育苗试验。苗期研究结果表明 :福建柏种内存在着丰富的遗传变异 :苗高、地径及部分根系性状在种源间大都有显著或极显著的差异 ,这些差异与遗传因素的制约有关 。

福建柏地理种源开花与结实变异规律的研究

福建柏1年2次花期,春花期4 - 5月,果期10月,种子无生活力;秋花期9- 10月,果期翌年10月,种子有生活力,有效花期在秋季。种源花期及果期变异规律与适生区的地点、海拔、温度等地理气候因子紧密相关,总体变异规律:秋花期、球果成熟期、种子散落期山区比半山区早,半山区比丘陵区早,高海拔地区比低海拔地区早;同一地点和相同海拔高度,不同种源开花结实物候期相同,球果、种子形态特征及单果重、千粒重、发芽率差异不显著;不同地点和不同海拔高度,种源开花结实的物候期不同,果径、果高、单果重、种子数、千粒重、发芽率等主要指标差异显著或极显著。

铝胁迫对福建柏幼苗的生长及生理指标的影响

以南平森科种苗有限公司提供的一年生福建柏幼苗为试验材料,研究不同含量铝胁迫对福建柏幼苗的形态特征、抗氧化酶活性和光合指标的影响,并采用隶属函数法对不同含量铝胁迫下福建柏幼苗的生长及生理指标进行综合评价。结果表明:(1)不同含量铝胁迫对福建柏幼苗的形态具有显著影响,铝质量分数为0.1 g·kg^(-1)时福建柏幼苗的株高最大,为61.59 cm,比对照提高4.4%;株高随着铝含量的提高而下降。在铝质量分数为0~0.4 g·kg^(-1)时福建柏幼苗的生物量与对照无显著差异;福建柏幼苗生物量随着铝含量的提高而下降,比对照下降8.9%~13.9%;地径则随着铝含量的升高而下降(不显著)。(2)不同含量铝胁迫下福建柏幼苗的生理指标的变化趋势不一致,铝质量分数为0.1 g·kg^(-1)时福建柏幼苗的抗氧化酶活性、叶绿素含量、净光合速率均达到最大值;当铝质量分数大于0.2 g·kg^(-1)时,福建柏幼苗的超氧化酶活性、过氧化物酶活性、叶绿素含量、净光合速率均随着铝含量的提高而降低;在不同含量铝胁迫3、6、9个月后过氧化氢酶含量均随着铝含量的升高呈先上升后下降的趋势,在铝质量分数为0.4 g·kg^(-1)时均达到最大值,分别比对照提高171.2%、167.7%、141.0%。低含量铝胁迫能促进福建柏幼苗的生长,高含量铝胁迫会抑制福建柏幼苗的生长,其抑制作用随着铝含量的提高而增强。运用隶属函数法对福建柏幼苗的生长、生理指标进行综合评价,结果表明最适合福建柏生长的铝质量分数为0.1 g·kg^(-1)。

福建柏挥发油的化学成分及其生物活性研究

[目的]测定福建柏挥发油的化学成分及其生物活性,了解福建柏是否适用于城市生态保健型绿化模式的栽培树种。[方法]采用水蒸气蒸馏法提取挥发油;采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术分析福建柏叶的挥发油成分,应用色谱峰面积归一法分析各成分的质量分数;采用杯碟法和Alamar Blue法进行生物活性测定。[结果]从挥发油检出14个峰,被确认为14种化合物,含量较高的物质有:β-橙椒烯(22.514%)、τ-杜松醇(19.883%)、石竹烯(10.133%)等;体外生物活性实验表明,该挥发油对大肠杆菌无抑制作用,对金黄色葡萄球菌和红酵母有一定的抑制能力,AlamarBlue法测定福建柏挥发物质对人非小细胞肺癌(NCI-H460)细胞的抑制作用不大,浓度为100μg/ml时抑制率为(24.01±8.01)%。[结论]福建柏适用于城市生态保健型绿化模式栽培的树种。

福建柏优树子代ISSR遗传多样性与指纹图谱

采用ISSR分子标记技术对24个福建柏家系的遗传多样性进行分析.结果表明:16条引物共扩增出215个位点和190个多态性位点,多态位点百分率达86.74%,表现出较好的多态性,福建柏各家系间存在较大的遗传变异,且ISSR标记能有效揭示家系间的多态性;家系间遗传相似系数为0.58~0.87,遗传距离为0.13~0.50,表现出丰富的遗传多样性;以遗传距离L1为界,将24个福建柏优树子代划分为3类,不存在明显的地域性规律;仅用UBC841就能完全鉴别出所有待测家系.表明建立的福建柏DNA指纹图谱ISSR分子标记技术可有效地用于福建柏家系的资源评价和指纹图谱构建.

冷冻胁迫对福建柏苗可溶性糖和丙二醛(MDA)含量的影响

观察了不同低温和冷冻时间处理对福建柏苗受害情况 ,同时测定其体内可溶性糖和丙二醛(MDA)含量。结果表明 ,在 - 7℃ 2 4h自然低温条件下 ,2年生福建柏苗仅出现少量侧枝顶端鳞叶轻微受冻 ,在 - 8℃持续 4 8h自然低温下则出现中度 (Ⅱ级 )冻害 (多数苗木未见顶梢受冻 ) ;而经- 8℃处理 72h ,- 15℃处理 4 8h和 72h的苗木绝大多数被冻死。可溶性糖含量在处理 4 8h和 72h后有所升高。

福建柏研究综述

从福建柏的良种选育、育苗技术、人工林培育等方面,分析和综述了近10 a福建柏的研究成果。

大方福建柏保护区福建柏种群结构研究

福建柏(Fokienia hodginsii)为我国特产的珍贵稀有裸子植物,通常以散生状态分布于常绿阔叶林中,在大方福建柏保护区形成以福建柏为主的常绿针叶林在国内尚不多见。对福建柏种群的结构和空间分布格局进行了分析,结果表明:大方福建柏保护区的福建柏种群总体为不完全种群,特别是一些中等大小径级或更新层的缺失使之成为一种不连续种群。随着年龄增长,种内竞争加剧,种群密度下降,种群的分布格局由集群分布变为随机分布。

福建柏资源分布的研究

福建柏分布范围北纬2 2°～2 8°30 ',东经10 2°～12 0°,中心分布区北纬2 4°30 '～2 6°30 ',东经110°～119°,呈间断分布。垂直分布海拔5 0 0～180 0m ,往西,往北分布海拔较高,分布范围较窄;往东,往南分布海拔较低,分布范围较宽。分布区属中亚热带湿润气候,中心分布区年平均气温11.7～15℃,年降水量16 0 0～2 0 0 0mm。分布区土壤主要是花岗岩、砂页岩、板岩发育的山地黄壤和黄棕壤。福建柏为亚热带常绿阔叶林和针阔混交林带天然林重要组成树种,群落类型较丰富。