不同光质对藏川杨生长及光合特性的影响

【目的】研究不同光质对藏川杨幼苗生长和光合特性的影响,进一步探究藏川杨对高原地区强光环境的响应,为高光效杨树的筛选提供理论依据。【方法】以当年生藏川杨扦插苗为试材,设置白、蓝、绿3种颜色薄膜,以白膜为对照,测定分析生长及生理指标、叶绿素荧光和光合参数。【结果】蓝膜和绿膜均显著提高藏川杨幼苗株高,分别提高28.1%和38.5%,而蓝膜显著减小幼苗叶宽,降低33.3%;蓝膜显著增加幼苗叶片光合色素(31.74%)、可溶性总糖(55.57%)和蔗糖含量(78.58%),而绿膜则显著减少幼苗叶片可溶性总糖和淀粉积累;蓝膜可提高光下PSⅡ电子传递量子产率(Φ_(PSⅡ)),降低非光化学淬灭系数(NPQ),而绿膜显著降低电子传递速率(ETR)和Φ_(PSⅡ),提高NPQ;3种颜色薄膜处理下藏川杨叶片净光合速率(P_(n))的日变化曲线均呈“双峰型”,整体P_(n)数值大小顺序为蓝膜>白膜>绿膜,不同颜色薄膜处理下藏川杨叶片均在12:00时出现光合午休现象。气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(T_(r))总体变化趋势与P_(n)类似,而胞间CO_(2)浓度(C_(i))则呈“W型”曲线;蓝膜显著提高了藏川杨叶片最大净光合速率(P_(n max))、光补偿点(LCP)、CO_(2)饱和点(CCP),绿膜降低其最大净光合速率(P_(n max))、暗呼吸速率(R_(d))和光补偿点(LCP),显著提高光呼吸速率(R_(p))、CO_(2)补偿点(CCP)。【结论】生长环境中的光质能够影响藏川杨的光合效率及生长发育。通过覆盖蓝色薄膜改善光质能增强藏川杨幼苗叶片光合色素含量、提高弱光和CO_(2)利用率、提高光合效率、增强光合产物积累、促进植株生长。

利用异速生长模型和博弈论解析藏川杨主干动态生长的遗传调控机制

【目的】高度与直径是树木生命历程中的2个重要生长性状,本文通过量化藏川杨主干高度和直径之间的相互作用,探究这2个性状的生长过程和生长模式,揭示藏川杨主干动态生长的遗传调控机制。【方法】基于异速生长模型和博弈论构建藏川杨高度与直径性状的动态生长互作微分方程,利用系统作图构建藏川杨主干生长遗传解析的统计模型。进一步以藏川杨自然群体作为研究材料,调查其在温室内的生长动态数据,结合本群体的高通量分子标记数据,开展藏川杨的全基因组基因定位工作。【结果】藏川杨主干高度和直径的整体生长曲线符合Logistic生长曲线,拆分整体生长曲线发现,藏川杨主干的直径生长对高度生长具有抑制作用,而高度生长对直径生长具有促进作用。所有藏川杨高度和直径的个体拟合优度> 0.90,且2个性状拟合的残差均服从随机分布,说明使用广义Lotka-Volterra微分方程来拟合藏川杨高度和直径效果很好。基于功能作图方法共定位到78个显著位点,可注释到52个候选基因。以2号染色体上最显著的SNP为例,对藏川杨高度和直径进行遗传解析,发现该SNP的3种基因型(AA、AC、CC)具有相似的高度–直径相互作用模式。该SNP对整体生长、独立生长和依赖生长发挥了不同方式的遗传效应。对定位到的显著位点进行功能注释,可将这些位点所在的基因分为:与木质素/细胞壁合成相关基因、与生长发育相关基因、与抗病抗逆性相关基因、与光合作用相关基因这4类。【结论】结合异速生长模型和博弈理论的基因定位模型,可检测基因如何通过合作或竞争策略来调控藏川杨主干的大小,识别树干动态生长的过程和模式,相关模型也可为其他物种重要性状之间的深层次遗传解析提供借鉴。

利用系统作图解析藏川杨邻株互作遗传调控机理

【目的】植株之间的互作对生态系统的形成具有重要意义,本研究在邻株互作这一最小的种内互作单元水平上,研究植物间相互作用的遗传调控机制。【方法】以不同系号的藏川杨自然群体作为研究材料,两两随机配对扦插于花盆中,调查其生长季的株高动态表型;结合本群体SNP标记数据,基于系统作图进行藏川杨的全基因组基因定位工作,定位显著QTL;利用GO富集分析和构建常微分互作网络,分析候选基因的功能。【结果】(1)共定位到92个显著位点,可注释到31个候选基因。(2)GO富集分析中,生物学过程包括生长素信号通路和脱落酸信号通路等,分子功能包括内肽酶活性和蛋白酶活性等,细胞组分包括呼吸链和细胞色素等。(3)在31个候选基因中,第5、8、10、12、21号基因是直接效应网络的枢纽基因,第5、8、10、13号基因是间接效应网络的枢纽基因,第5、8、13号基因是上位互作网络的枢纽基因,其中5、10、13基因参与植物免疫反应和响应环境胁迫。【结论】对于藏川杨间的种内邻株互作,系统作图可筛选互作相关的遗传位点,构建遗传调控网络并挖掘枢纽基因,可为解析木本植物互作的遗传机制提供新的视角。

NaCl胁迫对藏川杨幼苗光合作用及部分生理指标的影响

探究藏川杨幼苗对Na Cl胁迫的响应特征,为西藏盐渍化地区植被优化及恢复提供理论依据。以二年生藏川杨扦插苗为试验材料,采用不同浓度(0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%和1.0%)Na Cl溶液进行浇灌处理,每个处理重复3次,每次1 L,分别于2021年9月24日、9月29日、10月4日、10月9日施加Na Cl溶液,分析藏川杨幼苗生长指标、光合指标及部分生理指标的变化特征。0.2%、0.4%NaCl处理藏川杨株高与对照相比无显著差异,但随着Na Cl浓度的提高,时间延长,藏川杨幼苗株高、基径均呈现下降的趋势;随着盐含量的增加,叶片净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))、气孔导度(G_(s))和叶绿素含量均呈下降趋势,而胞间CO_(2)浓度(C_(i))均呈先上升后下降的趋势,说明在较高盐浓度处理下,藏川杨叶片光能利用率受到显著抑制。丙二醛(MDA)含量和相对电导率逐步增加,且随着时间延长而增大。通过植物生长指标发现,藏川杨幼苗对0.2%~0.4%浓度的Na Cl胁迫表现出一定的耐盐性;通过光合速率等发现,低浓度盐胁迫下光合速率的降低是因为气孔限制因素,而高浓度盐胁迫下光合速率降低则是因为非气孔限制因素。

不同造林技术措施对藏川杨生理生化特性的影响

在西藏半干旱河谷地进行造林试验,采用了覆石头、覆膜、覆秸秆、覆鸡蛋托盘、用保水剂等不同造林技术措施,研究了不同措施下藏川杨叶片生理生化指标的变化。结果表明,以上措施在一定程度上都提高了藏川杨的造林成活率,叶片的相对含水量和叶绿素在不同措施下都有所提高,可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量相对都有所下降。说明在半干旱河谷地采用不同造林技术措施对于提高干旱地区的造林成活率、水分利用效率以及促进树木更好地生长具有明显的作用。

4种经验模型在藏川杨光响应研究中的适用性

采用直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型和指数函数模型分别对藏川杨（Populus szechuanica Schneid）叶片光响应曲线进行了拟合与比较,探讨了几种模型在藏川杨光响应研究中的适用性.结果表明：不同模型对同一种植物光响应曲线的拟合结果存在差异,采用非直角双曲线模型和直角双曲线模型拟合出的光补偿点（LCP）、最大净光合速率（Pmax）高于实测值,光饱和点（LSP）远低于实测值;函数模型拟合的最大净光合速率较为接近实测值;采用直角双曲线修正模型拟合的藏川杨叶片光响应参数均比较准确.

藏川杨引种及硬枝扦插育苗技术研究

从西藏地区引进新树种藏川杨,进行引种栽培试验,主要进行物候期的观察及1年生硬枝扦插试验,结果表明,虽然藏川杨是西藏高海拔地区树种,但在河北省仍能较健康生长,且表现出较好的适应特性,应在河北坝上地区栽培推广。

欧洲黑杨分别与川杨和滇杨杂交及其F_1代苗期性状

采用室内切枝水培法开展欧洲黑杨×川杨、欧洲黑杨×滇杨人工杂交实验.结果表明:欧洲黑杨×川杨、欧洲黑杨×滇杨授粉后第10天坐果率分别达92.88%和82.14%,种子发芽率达80%和50%,成苗率达72.5%和65.63%,杂交可配性强;这2个杂交组合当年生杂交苗平均苗高分别为44.3和42.2 cm,平均地径分别为5.50和5.37 mm,生长量非常接近,苗高变异系数分别为14.5%和19.01%,地径变异系数分别为10.7%和16.1%,变异幅度较大;F1代杂种实生苗在苗期主要性状特征表现为多态性.

藏川杨与中林46光合特性比较

使用Li-6400光合作用测定系统对藏川杨和中林46的日光合特性进行了测定，结果表明：藏川杨和中林46的日光合速率变化均呈双峰曲线，藏川杨的光合速率日变化峰值在09：00出现，为17．45umol／（m^2·s），中林46的光合速率日变化峰值出现在10：00，为18．27umol／（m^2·s）；两种杨树的蒸腾速率日变化均呈单峰曲线，峰值均出现在11：00，其中藏川杨峰值为4．67mmoL／（m^2·s），中林46峰值是9．77mmol／（m^2·s）．由两种树种的光合速率及其内、外影响因子的相关分析可知：中林46的Pn与PAR，Tr，Gs 3个因子之间呈极显著正相关关系（r分别为0．803，0．818和0．790），与Ca呈极显著负相关关系（r为-0．715）．藏川杨Pn与Tr，Gs呈显著正相关关系（r为0．579和0．639），与其他因子相关关系不显著．

美洲黑杨与青杨、川杨和卜氏杨人工杂交及杂种苗生长和抗病性状测定

采取室内切枝水培杂交法开展了以美洲黑杨Populus deltoides69号和57号为母本,青杨P.cathayana,川杨P.szechuanica和卜氏杨P.purdomii为父本的杨树派间人工杂交及杂种苗生长和抗病性状测定研究。结果表明:5个杂交组合坐果率、种子发芽率最高可达55%和20%,最低仅为20%和5%,可配性差异较大;5个杂交组合杂种苗生长存在极显著性水平差异;69号×川杨、69号×卜氏杨2个杂交组合杂种苗在苗高、地径生长方面表现最好,其平均苗高分别为2.87和2.38m,平均地径分别为2.57和2.13cm,且均与以57号为母本的2个杂交组合的杂种苗生长存在极显著差异,故可以此初选出优良新品种单株;5个杂交组合杂种苗普遍发病,发病率均达100%,以69号为母本的3个杂交组合杂种苗表现出较低的感病指数,抗黑斑病能力优于以57号为母本的2个杂交组合。

欧美杨与藏川杨杂交子代苗期性状QTLs定位分析

以欧美杨I-108和藏川杨为亲本杂交得到427个子代为试材,对其进行苗期性状遗传图谱分析,并构建了1张总长度969.1 c M,标记间平均距离25.14 c M的杂交杨树遗传图谱。结果表明:该图谱包含6个连锁群,连锁群上标记数量37个,用Genemap软件绘制标记连锁图谱;检测到株高(h_s)、单叶光合速率(P_n)、胞间CO_2浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)4个表型指标符合正态分布。利用MAPMAKER软件的区间作图法进行QTL定位和效应估计,共检测到8个与苗期生长和光合性状相关的QTL,包括3个与h_s相关的QTL,贡献率分别为16.4%、20.1%和17.8%;2个与P_n相关的QTL,贡献率分别为10.2%和13.7%;2个与C_i相关的QTL,贡献率分别为6.7%和8.3%;1个与T_r相关的QTL,贡献率9.7%。

不同藏川杨无性系1年生苗期生长差异比较

从西藏川藏公路沿线收集300个藏川杨优株的穗条,以黑杨为砧木进行嫁接,经扦插繁育后形成114个无性系,通过对1年生的藏川杨无性系生长性状和叶片性状的测定分析,结果表明,藏川杨无性系间苗高和地径差异极显著,无性系间生长差异大,选择潜力大。结合苗高和地径主要苗期生长性状,选择出11个生长快速的无性系,并发现藏川杨不同无性系间分枝习性、叶片性状存在丰富的遗传变异。以叶片、叶柄、分枝等性状为参数,当欧氏距离阈值为10时,可将藏川杨无性系分为6类。

藏川杨的研究现状、生理特点及栽培技术

本文简要回顾了藏川杨的研究现状,通过介绍其生理特点,综述其在栽培过程中的育苗技术、苗期管理和病虫害防治,为进一步规模化生产提供理论指导。

不同造林措施下藏川杨光合特性研究

文章以拉萨半干旱河谷地带采用不同造林措施种植的藏川杨为研究对象,利用LiCor-6400型便携式光合作用系统测定相关光合特性。结果表明:藏川杨在不同造林措施下光能利用率覆膜>对照;随着C02浓度增加,水分利用效率呈先升高后降低的趋势,且覆膜造林始终高于其它,依次为覆膜>覆石块>底部垫鸡蛋托盘>对照;覆地膜和覆石块的净光合速率值高于底部垫鸡蛋托盘和对照。覆膜和覆沙石造林都是值得推广的造林方法。

藏川杨的扦插繁殖技术

本文主要就藏川杨嫩枝扦插苗为试验材料,通过插穗选择、沙藏时间、扦插技术、苗期管理、病虫害防治等技术,试验表明,选用一年生侧芽饱满枝条作为插穗,经过杀菌处理的1羊粪+2河沙+1菜园土的基质配方对嫩枝扦插苗的成活有利,为86.55%,并且通过两年对嫩枝扦插苗不同部位生长状况的试验调查发现,无论苗木是粗是细,其生长规律都是基部生长最快、梢部最慢,且梢部与基部和中部差异较明显。

基于Maxent模型的藏川杨青藏高原生态适宜性研究

青藏高原生态安全是高原及其周边地区的安全保障,而藏川杨作为分布海拔最高的高原杨属植物,是高原生态中重要的一环。本文利用Maxent模型,对藏川杨的潜在分布适宜区进行预测,并为高原藏川杨的科学研究提供支撑。本文选择的青藏高原典型生态树种为藏川杨,整理得到127个样本数据和15个环境数据,导入Maxent模型中,预测适宜区范围,通过ROC曲线检验结果的准确度,并结合预测结果与青藏高原的生态安全屏障保护与建设规划进行讨论,结果如下:(1)测试结果AUC值中训练集为0.984,测试集为0.977,模型稳定程度高、预测结果较好;(2)环境因子贡献度由大到小排序为:最冷月最低温(bio06)>降水的季节性(bio15)>土壤酸碱度(Phiclk)>温度的季节性(bio04)>最暖月最高温(bio05)>最湿润月降水(bio13)>等温性(bio02)>海拔(Altitude)>最干季均温(bio09)>最冷月均温(bio11)>土壤有效水分(Plant available water)>土壤持水量(Field capacity)>年均温(bio01)>年降水(bio12c)>最冷季降水(bio19);(3)总适宜区面积为3.4×10^7km^2,适宜度等级6以上的区域总面积为54788km2,适宜区域主要集中于西藏的雅鲁藏布江沿岸,南至中国西藏边境县,四川、云南的三江流域沿岸。结论如下:(1)Maxent模型在稳定性高,预测范围准确,应用于青藏高原的预测结果较好;(2)对藏川杨影响最大的是bio06(最冷月最低温)和bio15(气温的季节性),贡献率分别是43.56%和16.35%,植被恢复时可重点考虑当地的该两项指标;(3)HIS指数是模型预测的结果划分依据,适宜度高于0.3的区域可作为青藏高原藏川杨生态规划适宜生长地区,重点进行植被恢复;(4)青藏高原西藏地区人口较少,可与生态保护区结合划分藏川杨生态保护与恢复区域;西南三江流域人口分布密集,可结合当地土地利用规划进行植被恢复。

地域环境对青藏高原特有植物藏川杨生物学特性的影响

通过对西藏中、南部16个藏川杨种源地环境特征、植株和枝叶形态特征、生长习性等生物学特性的观测比较,发现藏川杨为高大、长寿乔木,株龄逾千年、株高达45 m、冠幅22 m,分布海拔高度2000～4500 m、分布区域跨越湿润、半湿润、半干旱和干旱区,随着分布区环境变化,不同种源藏川杨的树皮、枝条、芽、叶等形态特征呈现规律性变化,空气湿度增加、树干颜色变深、枝条被毛加重、顶生冬芽变窄、叶片长/宽比增加;半湿润区和灌溉区植株的叶面积、枝条长度增加,湿润区、阴湿地或环境条件恶劣地区植株叶片和枝条生长不佳,枝条干湿比相对较小。结果表明:藏川杨具有很强的环境适应能力和可塑性,耐旱,喜光、抗强光辐射,耐贫瘠、喜中性或弱碱性土壤,具有很高的生态和经济价值。

UV-B辐射增强对滇杨和川杨生长及生理特性的影响

在田间利用紫外灯补充紫外线B辐射(UV-B)2.5KJ/(m2·d)和5.0KJ/(m2·d),模拟云贵高原臭氧层被破坏10%、20%后UV-B增加的情况,从形态和生理方面研究不同海拔的滇杨(2 430m)和川杨(3 300m)扦插苗对UV-B增强的响应。结果表明,UV-B增强对滇杨和川杨的芽数量、叶绿素b含量及植株上部的吲哚乙酸(IAA)、玉米核苷(ZR)及脱落酸(ABA)的含量均没有明显影响,显著降低了川杨赤酶素(GA)含量(P<0.05)。2.5KJ/(m2·d)和5.0KJ/(m2·d)UV-B辐射均显著降低了滇杨的植株高度、节间长度、叶绿素a及总叶绿素含量,对过氧化物酶(POD)的活性没有影响;而川杨只在5.0KJ/(m2·d)UV-B辐射下才显著降低了株高和节间长度。可见,对于UV-B辐射增加,来自高海拔的川杨比低海拔的滇杨受的影响小,且通过提高POD活性的方式降低胁迫带来的不利影响,因而表现出了更强的耐性。

藏川杨对柳蓝叶甲的抗性测定

以藏川杨为对象,研究了室内藏川杨饲养柳蓝叶甲的产卵量,以及取食藏川杨后柳蓝叶甲体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化。结果表明:室内藏川杨饲养柳蓝叶甲的产卵量较取食中林46产卵量低,幼虫阶段的存活率与在中林46叶片上进行的饲养有一定的差异。柳蓝叶甲取食藏川杨后,SOD和CAT活性表现出前期降低,随后升高,最后又下降的趋势,而POD活性则表现出前期升高,随后维持在较低的水平;取食藏川杨后,POD和CAT活性虽在变化趋势与取食中林46的相似,但除3龄幼虫POD高于取食中林46的以外,其它均低。

温度对藏川杨扦插生根的影响

本项目采用不同的温度梯度（0～5℃、5～10％、10～15％、15～20℃、20～25℃、25—30℃）和TFC根系活力测定法对2年生藏川杨枝条开展了扦插生根研究，结果表明，温度对藏川杨枝条生根有显著影响；在温度为20-25℃的条件下，生根速度最快、平均根系最长、平均根密度最大、根系活力最强；温度为5℃以下时，生根缓慢甚至不生根；藏川杨的扦插生根有一定的可塑性，在适宜的温度下能取得良好的生根效果。研究结果将对藏川杨的快速繁殖提供参考。