高州油茶果实膨大期光合产物的运输和分配特征

【目的】研究高州油茶在果实快速膨大期光合产物的运输和分配特征,进一步掌握南方特色油茶品种果实品质与光合产物分配的相关性,为华南地区油茶产业高质量发展提供理论支撑。【方法】采用^(13)C同位素脉冲标记法,对高州油茶饲喂^(13)CO_(2)气体2 h,在标记后0、6、24、48、72 h分别测定叶、枝、果皮和种仁的^(13)C含量,同时测定其叶片、种仁和果皮中的糖组分特征和非结构性碳水化合物(NSC)。【结果】1)^(13)C光合产物在叶中合成后,在标记结束后0~6 h向各库器官的运输速率最大,6~48 h光合产物运输趋于稳定。2)光合产物运输趋于稳定后,在各器官的分配比从大到小依次为叶>种仁>果皮>枝。高州油茶光合作用固定的^(13)C光合产物在标记结束后0~72 h消耗了95.07%。3)光合产物主要以果糖的形式在各器官存储,叶与果实之间存在着较高的蔗糖质量浓度梯度。4)各器官非结构性碳水化合物(NSC)积累量为果皮>叶>种仁。可溶性糖/淀粉比值为种仁最大,果皮次之,叶最小。【结论】果实膨大期高州油茶叶中合成的光合产物在合成后的24 h内向各库器官快速运输,大多光合产物被植物呼吸消耗。近期合成的光合产物在各器官中分配比以叶最高,不利于高州油茶果实发育。叶与果皮中较高的蔗糖质量浓度是高州油茶果皮较厚的原因之一。果实快速膨大期果皮发育、脂肪酸合成和油脂积累是种仁与果皮中可溶性糖/淀粉比值较高的原因。

不同贮藏方式对高州油茶种子萌发及幼苗生长的影响

为了筛选高州油茶Camellia gauchowensis种子筛选最优贮藏方式,研究采用5种方式进行贮藏处理,比较贮藏后的萌发特性和幼苗生长指标。结果表明:(1)不同贮藏处理的种子萌发特性存在显著差异(P<0.05),发芽率和发芽势均随贮藏时间推移而降低,出苗率除贮藏2个月与3个月的种子间相差不大以外,其他也随贮藏时间延长呈现下降趋势。-79℃超低温处理效果最佳,其发芽率、出苗率和发芽势均高于其他处理,种子的贮藏期可达220 d。常温、蜡封液A(吗啉脂肪酸盐果蜡)、塑封、蜡封液B(RQT-G-4水果保鲜保湿增亮剂)处理的种子在贮藏了101 d时,胚芽生长缓慢,保存了162 d后失活,且蜡封液A、塑封、蜡封液B处理的指标均显著高于常温处理。4℃低温处理和使用蜡封液C(橘子保鲜剂)蜡封处理的种子贮藏表现次之,相较于常温等处理,这两种处理延长了约一个月的保质期。(2)不同贮藏处理的种子胚芽长、胚根长、胚芽直径和胚根直径均有显著差异,且随着贮藏时间推移而降低。-79℃超低温处理的指标均显著高于其他贮藏处理,其幼苗生长指标随时间的平均下降幅度最小,贮藏效果最佳;蜡封液C处理种子的胚芽长、胚根长、胚芽直径和胚根直径显著高于常温处理;常温处理效果最差,说明其幼苗生长能力受到最大影响,而其他贮藏方式在一定程度上减少了外界环境对其幼苗生长发育的影响。贮藏方式对高州油茶种子萌发及幼苗生长有显著影响。-79℃超低温处理效果最佳,但成本高,蜡封液C蜡封处理效果次之,相较于常温处理能延长约1个月的保质期,成本低,在生产中具有一定应用价值。

高州油茶糖积累及其代谢相关酶活性

[目的]研究高州油茶生长发育过程中各源库器官糖积累特征及其与糖代谢相关酶活性的关系,为进一步完善华南地区特色油茶品种糖积累理论提供依据。[方法]以高州油茶为研究对象,利用13C同位素脉冲标记法测定不同发育时期各源库器官的13C含量,同时测定对应时期各器官非结构性碳水化合物(NSC)含量、糖组分特征及相关酶活性的变化。[结果]1)13C标记的光合产物在运输趋于稳定后,在发育前期主要积累在叶片中,后期种仁逐渐成为了同化物分配积累的中心。2)各器官可溶性糖含量基本表现为果皮>种仁>叶片,淀粉含量表现为叶片>种仁>果皮。3)SPS和SS-Ⅱ与叶片、果皮和种仁的可溶性糖含量都呈正相关关系;B-AI主要在发育后期起着作用,种仁中B-AI活性分别在8月和10月存在峰值;在叶片中,NI为主要的糖转化酶,活性在50~60 U·g^(−1)之间;种仁中,S-AI与NI的活性大致相同,S-AI主要在发育前期起作用,而NI在发育后期起作用。[结论]高州油茶发育前期光合产物主要积累在源器官叶片之中,随着果实生长发育种仁逐渐成为了同化物分配的中心;在糖积累情况上,种仁在发育前期主要积累果糖和葡萄糖,发育后期则主要积累蔗糖。在发育后期运输到果皮的蔗糖会分解为果糖和葡萄糖,果皮依旧会进行增厚和延伸,继续完成木质化,此时果皮与种仁会对养分进行激烈竞争,最终呈现出果大皮厚的现象。SPS和SS-Ⅱ功能互补,同时影响着高州油茶糖分的积累,且SS-Ⅱ是糖分积累的关键酶;可能是引起各源库器官糖含量差异的主要原因,高州油茶糖积累受糖代谢相关酶的综合调控,NI为叶片的主要转化酶,S-AI与NI分别在种仁发育前后期发挥作用,果皮中蔗糖转化主要依靠S-AI;B-AI主要在发育后期起作用,但活性相对较低,转化能力有限。

高州油茶与小果油茶种仁蛋白质组差异比较

【目的】探索高州油茶Camellia drupifera和小果油茶Camellia meiocarpa调控种仁油脂合成、积累和代谢的关键差异蛋白质。【方法】使用非标记技术对2种油茶种仁的蛋白质组进行鉴定,采用亚细胞定位分析、结构域分析、聚类分析、GO和KEGG分析、蛋白质互作网络等生物信息学分析方法进行差异表达蛋白质的筛选和功能分类。【结果】在油茶种仁中共鉴定出5712个蛋白质,其中740个蛋白质表达量差异显著。与小果油茶相比,337个差异蛋白在高州油茶种仁中上调表达,403个差异蛋白在高州油茶种仁中下调表达。GO功能分类结果表明,差异表达蛋白质主要参与氧化还原的过程以及核糖体的组成。KEGG富集分析结果显示,视黄醇代谢、丙酮酸代谢、萘降解、氧化磷酸化和核糖体是差异表达蛋白质显著富集的关键代谢通路。与小果油茶相比,高州油茶种仁的6个显著差异表达蛋白质(淀粉合酶、ADP-葡萄糖焦磷酸化酶、海藻糖-6-磷酸合酶/磷酸酶、UDP-葡萄糖焦磷酸化酶、果糖激酶和己糖激酶)在淀粉和蔗糖代谢通路下调,可能与脂肪酸的合成和积累有关。此外,在高州油茶种仁中,11个显著差异表达蛋白质参与了与脂肪酸代谢相关的4个重要通路,其中3个显著差异表达蛋白质参与多个通路,长链酰基辅酶A合成酶和烯酰基载体蛋白还原酶/反式-2-烯酰-辅酶A还原酶在脂肪酸的生物合成、脂肪酸降解和脂肪酸延伸通路中下调,而酰基-[酰基载体蛋白]去饱和酶在脂肪酸的生物合成通路中下调,在不饱和脂肪酸的生物合成通路中上调。【结论】与糖类和脂肪酸代谢相关的蛋白在高州油茶种仁中显著差异表达,揭示了高州油茶和小果油茶种仁中的糖类和脂肪积累与代谢模式的差异,推测糖类合成相关蛋白表达下调与糖类在油茶种仁中转化为脂肪酸有关。差异表达蛋白质在不饱和脂肪酸的生物合成和视黄醇代谢通路显著富集,可能是山茶油富含不饱和脂肪酸和维生素的生物学基础。

高州油茶NAC转录因子家族鉴定及生物信息学分析

NAC转录因子是植物中特有的转录因子,其在N端含有一段高度保守的特异结构域,对植物生长发育、胁迫反应和次生代谢产物生物合成等过程具有重要功能。研究基于高州油茶第三代全长转录组数据信息,通过生物信息学的方法筛选获得51个NAC转录因子,为深入研究基因家族特征,对其进行理化性质分析、多列比对分析、蛋白系统进化树、保守基序和基因结构分析、亚细胞定位,以及二级蛋白域结构预测、蛋白磷酸化位点分析。结果表明:NAC蛋白存在氨基酸数量差异,且氨基酸序列间疏水性呈现为亲水性蛋白,其蛋白结构中具有5个保守的亚结构域。NAC转录因子系统进化树分析表明116个基因可划分为10个亚族群,部分高州油茶NAC蛋白具有特异性聚为单一亚族群,其他与拟南芥和水稻融合为不同亚族群。同时NAC蛋白均具有NAM超家族结构。亚细胞定位表明51个高州油茶NAC蛋白均位于细胞核,且二级结构中随机卷曲结构为主,同时含有α-螺旋和β-转角结构等。蛋白磷酸化位点都具有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)和酪氨酸(Tyr)。

高州油茶果实性状变异分析

为选育适应广东省种植的高州油茶优良品种,对高州油茶实生后代果实的19个性状的变异规律进行研究。结果表明:高州油茶果实的各个性状在单株间、单果间、样地间均有不同程度的差异。在样地内单株间果实各性状的变异均达到了极显著水平;在样地间有15个果实性状的变异达到显著水平或极显著水平;综合单果间、样地内单株间及总体株间的变异规律,各果实性状根据其变异程度由高到低排列基本遵循如下规律:烘干种仁质量、晒干种仁质量,烘干籽质量、晒干籽质量、鲜籽质量,鲜果含油率、鲜果质量、单果籽粒数、果皮厚度,鲜果出籽率、烘干果出籽率、晒干果出籽率,晒干籽出仁率、烘干籽出仁率,种仁含油率、纵径、横径、果径均值,果形指数。

树龄及采摘时间对高州油茶经济指标及其茶油品质的影响

为了探究树龄与采摘时间对高州油茶(Camellia gauchowensis)品质的影响,对不同树龄(11年、9年、7年)与不同采摘时间(10月20日和11月9日)的果实质量、茶籽千粒重、茶籽得率、籽仁得率和出油率等经济指标,以及籽仁和茶油的主要成分进行了分析。结果显示,随着采摘时间的推迟,高州油茶的茶籽与籽仁得率、出油率等经济指标和籽仁的脂肪、蛋白质、淀粉等主要成分的含量均有一定的提高;且高树龄的果实质量、茶籽得率等指标均比低树龄的有较大的增加,但在籽仁的主要成分的含量上则无显著优势。此外,树龄和采摘时间对其茶油中脂肪酸的组成影响不大。

缺素对高州油茶幼苗根系的影响

为了解不同缺素处理对其苗期根系生长的影响,以高州油茶幼苗为材料,设置缺氮、缺磷、缺钾、缺钙、缺镁、缺硫6个缺素施肥处理,对幼苗根系长度、平均直径、体积、表面积以及干质量等指标进行测定分析。结果表明:由于养分有效性不足,各缺素处理根系长度及体积均大于对照,通过改变根系形态增加养分有效性;油茶根系对磷缺乏适应性反应,缺磷处理除根系干质量显著大于对照(p<0.05),其它指标均与对照无显著差异(p>0.05);各缺素处理对苗木根系各指标影响程度大小不同。其中缺镁对苗木的根系长度、表面积影响最大,缺氮处理对幼苗的根系平均直径生长影响最大。

核磁共振法测定高州油茶种仁含油率试验

探讨了种仁含水量、颗粒大小和样品量对核磁共振法测定高州油茶种仁含油率结果的影响,并与索氏抽提法进行比较,同时讨论了核磁共振法的测定精密度和稳定性。试验结果表明:种仁含水量、颗粒大小和样品量对高州油茶种仁含油率测定有一定影响,测定时样品需烘至质量恒定,如无特殊要求,样品不需粉碎,样品量范围为6～11g;同一样品,核磁共振法测定高于索氏抽提法,但两种方法间的绝对偏差小于2%;核磁共振法的测定精密度和稳定性好,可用于高州油茶种仁含油率的快速测定。

高州油茶果实生长性状与品质的动态变化规律

为了解高州油茶Camellia gauchowensis果实生长特性和油脂转化特点,对不同时期油茶果的主要经济性状和干仁含油率进行差异分析。结果显示:6月份以后,高州油茶果实呈现缓慢生长期、快速生长期和平稳生长期3个阶段,快速生长期的单果质量和果径生长量分别占总生长量的63.31%和38.06%。鲜出籽率和干出籽率经历停滞期、快速上升期和稳定期,在11月中旬达到最高值。油茶果在整个生长期中,鲜籽含水率逐步降低,至12月2日降至44.31%。干仁含油率在12月初达到最高值,缓慢生长期、快速生长期和生长平稳期的增长量对最高值的贡献比率分别为4.36%、27.21%和67.16%。高州油茶脂肪酸主要由棕榈酸、油酸、亚油酸和硬脂酸4种组成,其组分比例在不同采摘时期差异不显著。油茶相邻两个大年间干仁含油率(产量)相差较大。

^60Co-γ辐照对高州油茶光合特性的影响

为给高州油茶种质资源创新及辐射诱变育种提供技术参考,研究了在不同剂量60Co-γ射线照射条件下高州油茶的光合特性及与其相关的细胞结构等指标的变化情况。结果表明:经10~70 Gy辐照处理后的高州油茶叶片各组织结构厚度都有增厚的趋势,而以80 Gy辐照处理的叶片各组织结构的厚度均未改变甚至有减小的趋势;不同剂量的辐照处理后高州油茶叶片的Pn值呈现出不同的变化规律,剂量在10~80 Gy内的辐照处理均能促进高州油茶的光合作用,其中以20 Gy辐照处理的高州油茶其利用弱光的能力最强,以60 Gy处理的油茶其利用强光的能力最强;不同剂量辐照处理下高州油茶的光响应曲线之间存在差异,辐照对其光补偿点、暗呼吸速率的影响均显著;不同剂量的辐照处理对高州油茶净光合速率、水分利用效率、光合利用效率、胞间二氧化碳浓度等光合指标均有显著影响,且在不同的季节其影响的程度不同。

缺素对高州油茶幼苗生长的影响

试验设置全素(control)、缺氮(-N)、缺磷(-P)、缺钾(-K)、缺钙(-Ca)、缺镁(-Mg)、缺硫(-S)7个处理,对高州油茶幼苗进行缺素施肥试验,通过测定苗高、地径、叶面积、叶片周长、叶片长宽比等指标,探究不同缺素处理对高州油茶苗期生长的影响。结果表明:(1)除缺Mg处理各项指标与对照相当外,各缺素处理下高州油茶幼苗的地径和苗高均低于对照,缺素抑制了高州油茶幼苗径高的生长,其中主要影响元素为N、K、Ca。(2)对高州油茶幼苗叶片生长影响较大的元素为Ca和K,但各项指标差异不显著(P>0.05),缺N、缺P、缺Mg、缺S处理下的高州油茶幼苗各项指标与对照无明显差异。缺素对高州油茶幼苗叶面积、叶片周长、叶片长宽比和叶片干重的影响不显著,其原因有待进一步探讨。

基于混合线性模型的高州油茶杂交亲和性遗传评估Ⅰ

【目的】提高杂交选育效率,提高南缘油茶的产量,改良其品质。【方法】选取高州油茶4个优树无性系,小果油茶、普通油茶和香花糙果茶各1个无性系,开展5×7的人工控制授粉试验。检测参试亲本染色体倍性,统计杂交试验的授粉花朵保存数量、保存率、坐果数量和坐果率,采用混合线性模型估算不同无性系间亲和性的一般配合力和特殊配合力等遗传参数,综合评估各组合的杂交亲和性,最终确定杂交优势亲本。【结果】参试亲本中,小果油茶是六倍体,普通油茶是八倍体,高州油茶和香花糙果茶是十倍体。40株母树共授粉套袋1 866个,保存1 465个,坐果713个,保存率在母本间差异达极显著水平(P=0.002),坐果率在父本间(P=0.002)和母本间(P <0.001)差异均达极显著水平。♀CG2和♂CG1组合的坐果率在不同组合间的二维交互效果最好。父、母本间平均坐果率最高的分别是香花糙果茶(♂CF1,63.92%)和高州油茶(♀CG2,55.14%)。保存数量和坐果数量配合力混合模型中母本加性效应值高于父本;高州油茶坐果数量的母本一般配合力表现最高的是CG3(0.157),父本一般配合力最高的是CG1(0.137)。坐果数量组合间♀CG2×♂CG1的特殊配合力最高(0.177),其次是♀CG3×♂CG2(0.139)。【结论】高州油茶种内杂交亲和性普遍高于种间杂交。香花糙果茶不适宜作为高州油茶、小果油茶和普通油茶的杂交母本,更适合作为父本或配置授粉树;高州油茶、小果油茶和普通油茶杂交可互为亲本,坐果率差异化和染色体倍性以及亲缘关系密切相关。综合杂交亲和性各遗传参数,CG3可作为优势母本,CG1可作为优势父本。

高州油茶优树果实性状评价

在广东省揭阳市对10个入选高州油茶优良单株(LW1、LW2、LW3、LW4、LW5、3号、5号、6号、10号、12号)果实主要经济性状指标进行测定与分析。结果表明:各单株间果实性状存在差异,其中鲜籽重变异最大,变异系数32.98%;果形指数变异最小,变异系数为4.60%;LW3的鲜果含油率最高,达4.93%。根据各选优指标的均值和标准差确定其选优标准为鲜果出籽率25.0%以上、干出籽率10.0%以上、出仁率40.0%以上,种仁含油率50.0%以上、鲜果含油率3.0%以上。主成分分析表明,鲜果含油率、干籽含油率、鲜籽含油率、出仁率和干出籽率在果实含油率的贡献率为44.423%。根据制定的高州油茶选优标准和主成分分析法,优良单株LW3、6号、LW2在2种方法中均入选,说明这3株优树可以作为最优良的单株进行繁育与测定。研究结果可为油茶的良种选育提供参考。

高州油茶主要病虫害危害特点及防治技术研究

通过对广东高州油茶苗圃及成林地调查,确定了高州油茶的主要病虫害及其为害特点。对部分病虫害进行防治药剂筛选及不同预防处理试验,结果表明:对油茶炭疽病,25%嘧菌酯及遮荫网加塑料薄膜有较好的防治效果;对褐足角胸叶甲和鳞翅目卷叶类害虫,绿僵菌M09菌株1×108孢子/g的防治效果达到100%。

中国主要油茶产区山茶炭疽菌群体遗传结构分析

以中国主要油茶产区的油茶(Camellia oleifera Abel.)炭疽病优势种山茶炭疽菌(Colletotrichum camelliae)的16个地理种群168个菌株为供试材料,应用ISSR分子标记技术进行遗传多样性和种群遗传结构分析。16个地理种群的多态位点百分比(PPB)为98.99%,Nei’s基因多样性指数(He)为0.28,Shannon信息多样性指数(Is)为0.43,遗传相似度(I)平均为0.834,遗传距离(D)平均为0.183,表明山茶炭疽菌遗传多样性水平较高且异质性较强,种群间存在一定程度的遗传变异,遗传距离与地理距离之间无相关性。湖北省、浙江省、江西省、湖南省和广西5个省级种群总基因多样度(Ht)为0.274 8,遗传分化系数(Gst)为0.517 4,基因流(Nm)为0.466 4,表明山茶炭疽菌5个省级种群虽然被分化,但是不存在基因流动现象(Nm<1)。

高州油茶扦插育苗技术研究

以40年生高州油茶树中上部当年生半木质化枝条作为插穗,开展扦插基质、ABT6浓度、插穗留芽数量和留叶量4个因素各3个水平的扦插正交试验。结果表明:扦插基质、插穗留芽数量和留叶量对成活率的影响较大,均达到极显著水平;4个因素对抽梢率的影响均达到极显著水平。高州油茶扦插育苗的最佳组合为:扦插基质选用黄心土,500 mg/L ABT6速蘸10 s,插穗选择1个成熟芽并保留2片全叶。

高州油茶光合生理特性

【目的】阐明高州油茶光合生理特征,为优良种质资源选择及高效栽培管理提供理论基础和技术指导.【方法】利用LI-6400便携式光合仪,测定高州油茶主要光合生理指标.【结果和结论】高州油茶净光合速率的日变化均呈"双峰型"曲线,其光饱和点为1 417μmol·m^(-2)·s^(-1),光补偿点为18.92μmol·m^(-2)·s^(-1),最大净光合速率为12.58μmol·m^(-2)·s^(-1).蒸腾速率各季度变化均呈"单峰型"曲线,最高值为3.65 mmol·m^(-2)·s~(^(-1)).胞间CO_2浓度日变化趋势为"U"型曲线.水分利用效率日变化均呈"降-升-降"的趋势.气孔导度日变化曲线有"单峰型"和"双峰型"2种,其中7、9、11月和次年1月为"双峰型",次年3月为"单峰型".光合有效辐射、空气温度、大气CO_2浓度,蒸腾速率和气孔导度与光合速率的相关性最大.

15个高州油茶无性系脂肪酸及微量营养成分比较分析

高州油茶(Camellia gauchowensis Chang)是南亚热带主要栽培的油用山茶属物种。为了筛选脂肪酸及微量营养成分优良的高州油茶无性系,本研究对15个高州油茶无性系的种仁含油率、脂肪酸成分和4种生物活性物质(α-生育酚、总酚、角鲨烯和β-谷甾醇)进行了测定,并运用方差分析、因子分析和综合评价法对其组分和含量进行了分析。结果表明,15个无性系种仁含油率、脂肪酸及微量营养成分均差异明显。不饱和脂肪酸和油酸质量分数含量变化范围分别为85.08%(A16)~88.29%(HMZ03)、74.84%(A32)~82.84%(HMZ04)。主要生物活性物质α-生育酚,总酚,角鲨烯和β-谷甾醇含量变化范围分别为11.70(HMZ06)~30.00 mg/100 g(HMZ03)、3.69 mg/kg(A31)~17.05 mg/kg(A16)、107.0 mg/kg(A31)~695.6 mg/kg(A5)、286.5 mg/kg(HMZ10)~750.3 mg/kg(HMZ03)。因子分析结果表明,前3个因子累计方差贡献率为76.492%,包含了高州油茶油脂营养成分大部分信息,可以用这3个公因子代表原来的10项评价指标,进行高州油茶油脂营养成分的分析和评价。综合得分排名前5名依次为HMZ11、HMZ03、A16、A32和A11。本研究结果可为进一步开展高州油茶营养功能评价、优系筛选、育种亲本选择和茶油品质开发等提供基本参考依据。

磷元素对受铝胁迫的高州油茶幼苗光合作用的影响

油茶适宜生长在酸性土壤中,但酸性土壤容易产生铝胁迫作用。为了寻找磷缓解油茶铝胁迫作用的最适宜浓度,以高州油茶幼苗为试验对象,设铝浓度为1.01 cmol·kg^(-1),并设磷含量分别为0.00(处理Ⅰ)、0.16(处理Ⅱ)、0.33(处理Ⅲ)、0.50(处理Ⅳ)、1.00(处理Ⅴ)cmol·kg^(-1),采用土培法对油茶幼苗进行了铝胁迫和磷抗铝胁迫的试验研究。结果表明:磷含量分别为0.50和1.00 cmol·kg^(-1)的处理Ⅳ与Ⅴ均能有效缓解铝胁迫对高州油茶净光合作用的抑制,均能使其胞间CO2浓度恢复到CK水平(P>0.05);较低含量的磷处理能显著提高高州油茶的水分利用效率;当磷含量≥0.50 coml·kg^(-1)时,磷处理不能完全降低受铝胁迫的高州油茶的初始荧光值;含量为1.00 cmol·kg^(-1)的磷处理能完全有效地缓解铝胁迫对高州油茶实际光合效率、电子传递效率和最大光合效率的抑制作用。