中国楸树(Catalpa bungei C.A.Mey)种质资源遗传多样性的ISSR分析

采用简单序列重复区间标记法(ISSR)分子标记技术,对中国楸树(Catalpa bungeiC.A.Mey)10个类型156个单株进行了遗传多样性分析。从46个简单重复序列引物中筛选出的14个引物共扩增出190条稳定的谱带,其中多态性谱带186条,多态性条带百分率达97.89%。在物种水平上,Nei′s基因多样性指数(H)为0.290 9,Shannon信息指数(I)为0.446 3,基因多样度(Ht)为0.296 7,基因分化系数(Gst)为0.397 1,基因流(Nm)为0.759 2。分析结果表明,楸树各类型间变异占总变异的39.71%,类型内的变异占总变异的60.29%,约为类型间变异的1.5倍,说明中国楸树类型内的变异在其遗传变异中占主导地位。楸树类型间的遗传相似系数介于0.668 4和0.984 9之间,平均为0.863 7。基于遗传相似系数的UPGMA聚类分析,可将楸树10个类型分为4类。

5个楸树(Catalpa bungei)无性系耗水特性比较

水是西北造林育种需要考虑的关键环境因子,速生树种高耗水现象是西北造林中亟待解决的问题。为筛选适宜造林的楸树无性系,本研究利用盆栽称重法及Li-6400XT便携式光合作用分析系统（Li-cor,U.S.）对于5个楸树无性系（004-1、015-1、7080、1-3、1-4）进行比较。结果显示：试验地甘肃天水地区午间14：00时气温达全天最高,为41.1±1.86℃,湿度仅为39.21±2.65%。在此条件下,5个楸树无性系耗水量及耗水速率均出现＂单峰变化＂,可归为＂非蒸腾午休型＂。其中无性系1-3午间耗水速率最大,达到7.9691±0.1367 mmol·m^-2·s^-1;楸树无性系全天耗水量较高,在1630.42±38.27-2089.95±34.14 g·d^-1,平均为1709.30±52.38 g·d^-1,但其日间生产能力较高,日间耗水速率占全天耗水速率92.78%,显著高于毛白杨。与其他4个无性系相比,无性系004-1水分利用效率出现＂双峰＂现象,分别在12：00时及16：00时出现两个峰,全天水分利用效率总和达到15.723±1.231μmol·mmol-1。因此,楸树耗水速率与普通植物相当,耗水量较高的原因与其较大的叶面积有关;无性系004-1较其他4个无性系,具有更高的苗高、地径,且整株叶面积达1.9907±0.032 m^2;在水分利用效率、耗水速率上也表现出良好的水分利用能力和生长能力,可作为当地丰产速生林的优质无性系进行种植。

锑胁迫下不同楸树无性系的光合生理特性

【目的】为了研究锑胁迫对不同锑耐受型楸树无性系光合生理的影响。【方法】以2种不同锑耐受型楸树无性系为研究对象,分别为敏感型无性系(1-1)和耐受型无性系(5-8)。以无污染的红壤为基质开展盆栽胁迫试验,设置3种锑胁迫处理,质量分数(以锑元素计)分别为0、1200、3000 mg/kg,分别在胁迫0、20、40 d测定2个无性系的生长量、叶片叶绿素相对含量、叶绿素荧光参数和光合参数。【结果】1)在相同锑胁迫条件下,敏感型无性系(1-1)较耐受型无性系(5-8)植株的生长受影响较大。2)在锑胁迫处理下,2个无性系叶片叶绿素相对含量均下降,并且随着锑胁迫质量分数的增加和时间的延长,其叶片叶绿素相对含量逐渐降低,但是耐受型无性系下降幅度远小于敏感型无性系。3)2个无性系在锑胁迫下叶绿素荧光参数存在差异。在同一时间内随着锑胁迫质量分数的升高,可变荧光、PSII最大光化学效率和PSII潜在活性均呈下降趋势,耐受型无性系受影响较小。4)锑胁迫下2个无性系净光合速率均下降,胞间CO_(2)浓度呈上升的趋势,表明在锑胁迫下楸树是受非气孔因素导致的。【结论】在高质量分数锑胁迫下耐受型无性系(5-8)相对于敏感型无性系(1-1)具有更高的叶绿素含量,光合系统受损伤的影响较小,能够更好地应对锑胁迫。

锑胁迫对楸树无性系叶片解剖结构的影响

以10个楸树无性系为研究对象,采用室内盆栽的方法,共设置4种浓度的锑胁迫处理,各处理锑元素含量分别为0、600、1200、2000 mg·kg^(-1);以石蜡切片方法观测叶片的解剖结构,探讨锑胁迫对楸树叶片解剖结构的影响。结果表明:除2-8、1-1号2个楸树无性系在2000 mg·kg^(-1)锑胁迫下其叶片中锑含量均下降外,10个楸树无性系在0~2000 mg·kg^(-1)锑胁迫下其叶片中锑含量均随着锑胁迫浓度的增加而增加。在不同浓度的锑胁迫下,5-8、0号2个无性系的叶片厚度均没有显著差异,其余无性系的叶片厚度表现出不同的差异性;随着锑胁迫浓度的增加,不同楸树无性系的叶片厚度表现出不同的变化规律。随着锑胁迫浓度的增加,10个楸树无性系的叶片上表皮厚度和下表皮厚度总体呈现先升高后下降的变化规律。在不同浓度锑胁迫下,10个楸树无性系的叶片组织结构存在一定差异;在600~2000 mg·kg^(-1)锑胁迫下,各楸树无性系平均栅海比排序为5-8号的(0.99)>1号的(0.91)=2-8号的(0.91)>0号的(0.90)>5-2号的(0.89)>8402号的(0.88)=72号的(0.88)>1-1号的(0.86)=20-01号的(0.86)>63号的(0.71)。0~2000 mg·kg^(-1)锑胁迫对楸树无性系叶片结构无明显破坏,楸树对锑具有一定的耐受性。

楸树远缘杂交种花器官性状变异分析

为明确楸树(Catalpa bungei)远缘杂交种花器官性状的表型变异程度和变异规律,以12株楸树远缘杂交种为材料,采用方差分析、相关分析、聚类分析等统计分析方法,对楸树远缘杂交种的花期物候特征、花序性状、花朵性状和花色性状指标进行研究。结果表明:楸树远缘杂交种的花期物候特征差异明显,楸梓杂交种为假三叉分枝,花芽分化能力强,嫁接当年持续多轮开花,花期长达100 d以上,表现出母本性状。楸梓杂交种的花器官特征差异显著,花序轴共7~9轮侧枝,主轴为无限花序,侧枝为二歧聚伞花序,从底层到顶层过度为聚伞花序,处于楸树有限花序到梓树无限花序的过渡性状。花总长度、花筒直径、花筒长度、花冠宽度、花梗长度、雌蕊长度、花药长度、雄蕊长度、不育雄蕊长度的变幅分别为35.42~50.36,10.84~16.13,16.57~24.68,31.58~44.87,9.07~31.99,19.44~27.52,4.85~5.89,13.93~21.10,3.66~6.79 mm,变异系数为10.88%~31.02%,多样性指数(H’)为1.36~1.93,并以9个性状指标将12株杂交种聚为大花型、中花型、小花型3类。楸树杂交种间花色差异显著,以L*、a*、b*值将12株杂交种的唇瓣花斑颜色聚为3类,分别是粉紫色型、紫红色型和紫色型。

我国北方楸树资源(Sect.Sinocatalpa)繁育技术研究进展

目前楸树繁殖的方式主要有种子育苗、嫁接、埋根、扦插、组培、体胚发生技术等几种。种子育苗(除去杂交育种外)、埋根作为一种传统的繁育手段,已经逐渐被其他无性繁育手段代替。在无性繁殖手段方面:嫁接和扦插在现阶段生产上表现出不可替代的优势,是目前种苗繁育的重要策略,但长远看来这2种手段仍然存在一定的问题。指出组培、体胚发生等新技术作为繁育技术的发展方向具有巨大的潜力,但也存在一些技术性难点需要进一步解决,同时,还要着力解决好与生产环节衔接等方面的诸多问题。综合判断,最终楸树繁育的最佳方式还是要走向体胚发生。

长期继代培养过程中楸树愈伤组织的分化能力

以长期继代培养的楸树愈伤组织和新诱导的楸树愈伤组织为试验材料,利用石蜡切片比较分析它们的组织形态特征,并测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和淀粉酶的活性,以及可溶性蛋白与可溶性糖的含量,以探究楸树愈伤组织长期继代培养后分化再生困难的形成原因。组织形态学观察分析发现,继代培养7 a的白色颗粒状愈伤组织细胞中淀粉粒含量丰富,分布均匀,仍为胚性愈伤组织;新诱导的浅绿色愈伤组织存在明显的细胞分化中心,有均匀分布的淀粉粒,为早期胚性愈伤组织;新诱导的黄白色致密愈伤组织为非胚性向胚性转化的愈伤组织,新诱导黄白色疏松愈伤组织为非胚性愈伤组织。生理生化指标测定分析发现,继代培养7 a的楸树胚性愈伤组织中可溶性糖和可溶性蛋白的含量均显著高于新诱导出的3种愈伤组织,但其同工酶活性却较低,表明在长期继代培养的过程中,楸树愈伤组织的生理生化代谢活性降低。由此推测生理生化代谢活性的下降可能是造成楸树胚性愈伤组织长期继代培养后分化再生困难的重要因素。

楸树DELLA基因家族生信分析及CbuGRAS9的功能分析

通过鉴定楸树(Catalpa bungei)DELLA家族基因并分析CbuGRAS9的基因功能,为楸树生殖调控性状的遗传改良提供理论依据。基于楸树基因组数据,鉴定并克隆了5个与拟南芥(Arabidopsis thaliana)同源的CbuDELLAs基因;利用ExPASy、SWISS-MODEL、Plant-mPloc、PlantCare等在线工具对CbuDELLAs蛋白进行等电点、蛋白结构、亚细胞定位及启动子顺式作用元件预测;以9-1(Catalpa bungei‘Luoqiu No.1’)和‘百日花’楸树(Catalpa‘Bairihua’)为材料,分析了CbuDELLAs基因的表达量差异,并通过异源转化拟南芥证实了CbuGRAS9的分子功能,利用酵母双杂交文库筛选了与CbuGRAS9互作的蛋白。结果表明:5个CbuDELLAs蛋白的氨基酸数目为455~588,蛋白相对分子质量为5.04~6.43 kDa,等电点为4.81~5.14;CbuDELLAs蛋白均含有DELLA和GRAS保守结构域,全部为亲水性蛋白。亚细胞定位预测结果显示CbuDELLAs蛋白均定位于细胞核中。启动子顺式作用元件分析发现,这5个DELLAs基因启动子区均含有参与赤霉素反应的顺式作用元件。qRT-PCR结果显示‘,百日花’楸中CbuDELLAs基因表达量显著高于对照9-1楸,其中CbuGRAS9为差异最显著的基因,CbuGRAS9转基因株系的开花时间被明显推迟。鉴定到与CbuGRAS9互作的蛋白质主要富集在核糖体、氨基酸合成、次级代谢、光合作用、TCA循环等代谢通路。

楸树组培苗内生菌分离鉴定与功能特性解析

研究旨在挖掘楸树组培苗内生菌资源,开发具有应用潜力的农业微生物菌群,从而促进组培苗快速生长和繁殖。利用选择性培养基对楸树组培苗内生菌进行分离鉴定。采用Ashby固体培养基初筛,测定液体培养基中有效氮浓度,评价内生菌固氮效果;通过Nbrip固体培养基初筛,测定液体培养基中可溶性磷浓度,评价内生菌解磷效果;测定内生菌对植物病原菌链格孢菌和葱柄锈菌的抑制效果。自楸树组培苗中分离获得24株内生菌,经形态和16S rRNA序列鉴定均为根瘤菌属的Rhizobium zeae。菌株NF6的固氮能力最强,其培养基中有效氮浓度达111.97 mg/L;菌株NF11的解磷效果最好,其培养基中可溶性磷浓度达1007.95 mg/L;多数内生菌对供试病原菌均有抑制效果,分别有6株和2株内生菌对链格孢菌和葱柄锈菌的抑制率超过20%。本研究获得了植物促生和生防效果的菌株资源,可为组培苗内生菌的潜在应用提供理论依据。

山东省临沂市楸树人工林立地类型划分与质量评价

使用典型抽样方法在山东临沂的蒙阴、沂水、兰陵等6个县区,选择造林技术和经营措施基本一致的14个样点布设63块楸树人工林临时标准地,调查标准地内立地因子、林分生长因子以及土壤因子,通过主成分分析、聚类分析法分析立地因子对人工林生长的影响,进而对楸树人工林进行立地类型划分与立地质量评价。结果表明:1)最合适的导向曲线为幂函数曲线,经χ~2检验证明所编制的立地指数表合格。2)在影响楸树人工林生长的立地因子中,重要性排序为:土壤质地>坡向>坡位>坡度>土层厚度>海拔,其中土壤质地、坡向、坡位是影响临沂市楸树人工林生长的主导因子。3)以土壤质地、坡向、坡位3个主导立地因子将山东省临沂市楸树人工林划分为13个立地类型,3个地位级。现有立地条件下,最适宜楸树人工林生长的立地特征为:分布在阳坡或半阴坡的下坡位,土壤质地为中壤土的地区,占总标准地数量的13.64%。整体上,临沂市楸树人工林的立地质量有待提高,建议Ⅰ、Ⅱ地位级种植中大径材楸树,Ⅲ地位级种植小径材楸树。

温度和光周期对楸树抗寒性生理生化指标的影响

为探究低温和短日照与楸树抗寒性诱导的关系,以2年生滇楸和灰楸嫁接苗为试材,进行4个温度与光周期组合处理:常温长日照(16 h/8 h,23℃)、常温短日照(8 h/16 h,23℃)、低温长日照(16 h/8 h,5℃)、低温短日照(8 h/16 h,5℃),研究温度和光周期对楸树抗寒性发育的影响,利用电导法(Electrolyte leakage,EL)和电阻抗图谱法(Electrical impedance spectroscopy,EIS)测定抗寒性的变化,测定质膜三磷酸腺苷酶(ATP酶)和5′-核苷酸酶(5′-AMP酶)、可溶性糖及淀粉含量等生理生化指标。结果表明,低温长日照(16 h/8 h,5℃)、低温短日照(8 h/16 h,5℃)对楸树抗寒性增强诱导最快,其中低温短日照处理对抗寒性的诱导又强于低温长日照处理,表明温度对楸树抗寒性增强起主导作用,光周期起次要作用,且温度和光周期对楸树抗寒性的诱导为非加性关系;常温长日照(16 h/8 h,23℃)处理下,2种楸树抗寒性均得到增强,表明在23℃仍能诱导楸树抗寒性的增强;高频电阻率r测定的抗寒性与电导法测定的抗寒性均显著相关,其中低温短日照处理下的抗寒性与电导法测定的抗寒性极显著相关,相关系数达到0.77,表明高频电阻率r可用于楸树抗寒性的测定;随着2种楸树抗寒性的增强,ATP酶和5′-AMP酶活性也上升,均在处理第30天时显著上升并达到高值,其中5′-AMP酶活性均高于ATP酶活性,且滇楸的2种酶活性均高于灰楸。

不同树龄楸树根际和内生真菌群落多样性及其演替特征

为厘清不同树龄的楸树根际和内生真菌群落多样性及其演替特征,探究根际和内生真菌与楸树生长繁育的内在联系,通过ITS rRNA扩增子测序技术比较分析2、4、8 a和12 a树龄的楸树根际和内生真菌群落多样性、菌群结构、营养模式和生态功能类型。结果显示:根际真菌与内生真菌的Beta多样性存在显著差异,根际真菌的丰富度和多样性均高于内生真菌,楸树根际和内生真菌的优势菌门均是子囊菌门和担子菌门。随着树龄增加,子囊菌门在根际和内生真菌中相对丰度均呈增加趋势,而担子菌门相对丰度逐渐降低。不同树龄楸树根际和内生真菌的优势菌属均存在不同,根际和内生真菌具有不同的标志物种。共生型是楸树根际和内生真菌的主要营养模式,随着楸树树龄增加,根际和内生真菌均逐步由共生营养型向腐生营养型转变。楸树根际和内生真菌的主要生态功能类型均为丛枝菌根,且随着树龄增加其相对丰度均趋向弱化,同时楸树抵御病原真菌侵害能力逐步加强。研究结果表明:树龄影响了楸树根际和内生真菌群落多样性、菌群结构、营养模式和生态功能类型。

二十九个楸树无性系苗期年生长规律分析

对29个楸树杂种无性系1年生苗高、地径年生长量进行了调查,利用Logistic方程拟合,相关系数均在0.9000以上,拟合效果显著。楸树苗木划分为4个生长时期:成活期(3月16日至4月19日);生长前期(4月20日至6月2日),苗高生长量占全年总生长量的21.7%;速生期(6月3日至8月23日),苗高生长量占全年总生长量的57.7%;生长后期(8月24日至10月23日),苗高生长量占全年总生长量的20.6%。速生期决定着整个生长期生长量,苗高速生期持续时间为55~73 d,地径速生期持续时间为63~147 d。极值K与苗高、地径实测值正相关系数分别为0.9959和0.8280,拟合程度均较高。

楸树资源特性及在城乡绿化中的应用

楸树是我国特有的优质用材、药用和园林观赏树种之一,也是贵州广泛分布的乡土树种。本文对楸树的资源分布、造林技术、应用价值以及有害生物防治、园林应用等方面进行综述,并结合课题组样地试种数据和贵阳市绿化工作实践,对楸树在城乡国土绿化中的应用提出了对应策略及建议。

Catalpa bignonioides extract improves exercise performance through regulation of growth and metabolism in skeletal muscles

Objective:To evaluate the effects of Catalpa bignonioides fruit extract on the promotion of muscle growth and muscular capacity in vitro and in vivo.Methods:Cell viability was measured using the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay.Cell proliferation was assessed using a 5-bromo-2’-deoxyuridine(BrdU)assay kit.Western blot analysis was performed to determine the protein expressions of related factors.The effects of Catalpa bignonioides extract were investigated in mice using the treadmill exhaustion test and whole-limb grip strength assay.Chemical composition analysis was performed using high-performance liquid chromatography(HPLC).Results:Catalpa bignonioides extract increased the proliferation of C2C12 mouse myoblasts by activating the Akt/mTOR signaling pathway.It also induced metabolic changes,increasing the number of mitochondria and glucose metabolism by phosphorylating adenosine monophosphate-activated protein kinase.In an in vivo study,the extract-treated mice showed improved motor abilities,such as muscular endurance and grip strength.Additionally,HPLC analysis showed that vanillic acid may be the main component of the Catalpa bignonioides extract that enhanced muscle strength.Conclusions:Catalpa bignonioides improves exercise performance through regulation of growth and metabolism in skeletal muscles,suggesting its potential as an effective natural agent for improving muscular strength.

浅析大规格楸树圃地苗抚育管理技术——以界首市为例

基于楸树生物学特性,以界首市为例,阐述了大规格楸树圃地苗的抚育管理技术和要点。通过做好松土除草和水肥管理工作、科学定植与施肥、针对性地开展病虫害防治,为培育优质大规格楸树壮苗提供科学依据。

不同埋干深度对楸树根系生长特性的影响

为探讨不同埋干深度对嫁接楸树根系生长特性的影响,选用无性系楸树品种中的中豫楸1号作为试验研究对象,共设置8,16,24,32,40 cm 5个埋干深度小组,对各个埋干深度小组楸树苗的苗高、直径、根系数量、根系长度、根系生物量数据进行测定。结果发现,不同埋干深度处理小组间的粗根、中根和细根的数量和长度之间差异不显著(P<0.05),但是随着埋干深度的加深,楸树苗粗根的生物量呈递减趋势,以埋干深度为24 cm组的生物量最高;不同埋干处理小组的粗根、中根、细根的生物量主要集中在0~40 cm的嫁接根下根桩范围;随着埋干深度的不断加深,深层土壤中的生物量则越少。

不同杂交型楸树子代嫁接苗生长性状分析

以中部地区楸树为杂交试验材料,研究杂交楸树子代生长性状的差异。结果表明:2022年7月筛选出5种杂交型共16个无性系,其子代嫁接苗成活率高达96.88%,杂种后代苗木遗传了其亲本的优良性状;不同杂交楸树子代苗木生长量均有显著变化,其中楸×楸子代苗木胸径值最高,为5.59 cm,极显著高于滇楸和灰楸×滇楸子代苗(P<0.01);楸×灰楸子代苗木树高最高,为3.4 m,极显著高于滇楸(P<0.01),显著高于灰楸×滇楸子代苗(P<0.05)。研究认为:从发掘楸树育种的潜力来看,楸×灰楸是最具发展育种潜力的一个杂交类型,适宜在豫南平原区等地推广应用。

楸树的育苗管理技术与病虫害防治策略

古树名木是人类最宝贵的财富,楸树作为著名古树树种,深受人们的关注与喜爱,在人们对高档家具、工艺品、乐器木材需求不断增加的背景下,楸树目前已成为珍稀树种之一。从种子采集与处理、播种、苗期管理、病虫害防治几方面对山东省济南市莱芜区楸树育苗管理技术与病虫害防治策略进行总结,促进楸树良性生长,获取既定种植价值。

楸树良种简介

‘楚楸1号’、‘楚楸2号’是依托国家级林木良种基地,以“十四五”国家重点研发计划项目为支撑,应对国家科技部对不同生态区、不同地理气候条件下楸树专适良种选育的新要求,针对江汉平原区地理气候特点,在用湖北省楸Catalpa bungei(母本)与灰楸Catalpafargesii(父本)优株为亲本进行杂交育种的基础上,以速生、抗逆、材质优良为育种目标,采用多性状联合选择方法选育的优良无性系。这两个优良无性系由湖北省林业科学研究院、湖北省林科院石首杨树研究所、襄阳市林业科学研究所、潜江市林业科学研究所、湖北省林业局林木种苗管理总站等多家单位联合选育,2015-2022年在襄阳、石首、潜江等地开展区域试验,综合表现良好,具有生长稳定快速、抗逆性强、材质优良的特点,2023年通过湖北省林木良种审定。