珍稀植物连香树(Cercidiphyllum japonicum)的种子萌发特性

连香树(Cercidiphyllum japonicum Sieb.et Zucc.)属第三纪孑遗植物,被列为国家二级保护植物,种群的自然更新困难。在实验室条件下研究了连香树种子萌发的生物学特性,以了解该种自然种群更新困难的原因和机制,为其有效保护提供理论依据。经测定,连香树种子千粒重为(0.5821±0.0166)g,种子重量极轻且产量大。四唑染色法对种子生活力的测定表明有活力种子比率仅为19.8%±1.3%。种子吸胀时吸水量达种子干重的482.13%±8.54%。将种子划分为6种表面形态类型进行萌发实验,发现不同形态种子萌发率显著不同,大小适中的黄褐色饱满种子萌发率最高,可达91.25%±2.36%。仅用饱满种子进行萌发实验,验证主要环境因子对种子萌发过程的影响,结果表明,以滤纸置床时萌发率高且有利于种子萌发整齐;种子表面可能存在促进种子萌发的物质;种子萌发对于湿度的响应最为明显,适宜的萌发湿度是20%～25%;萌发具有广泛的温度和光照适应性,除5℃萌发率降低外,10～30℃之间的萌发率无显著差异,随温度升高,萌发开始时间提前,萌发速率加快,幼苗活力指数增加;过弱光照不利于幼苗生长。种子萌发特性导致连香树种群自然更新困难的原因可能是:(1)虽然占有更多安全位,但小种子在竞争中处劣势;(2)生境片断化减少了种子产量也降低了种子质量;(3)较低温度条件下启动萌发有利于幼苗的物质积累,但增大了种群的风险;(4)林下光照不足使幼苗根茎生长严重失衡;(5)湿度依赖易造成爆发型萌发。

中国连香树(Cercidiphyllum japonicum)生态适宜区及种群特征

连香树为国家二级保护植物,其种群自然更新困难且分布不连续。预测其潜在适生区可为划定不同区域连香树的保护和管理单元提供科学依据。本文根据连香树在中国的地理分布数据,结合22个环境因子,应用最大熵模型(MaxEnt)预测连香树在中国的潜在适生区,同时对比分析不同区域的连香树种群结构特征,探讨影响连香树现状分布及种群特征的生态因子。结果表明:连香树的潜在适生区主要集中于四川盆地西部边缘地区、神农架地区、秦巴山脉地区以及华东孤立的山地;气候因子和地形因子共同影响着连香树的分布,年均降水量、最冷月最低温、坡度和海拔对连香树潜在适生区影响最大;经主成分排序分析,11个调查地点的种群大致可划分为3组,即秦岭-大巴山脉种群、四川盆地西部边缘种群、中国东部地区种群;种群密度和存活率与环境因子的关系随连香树的不同生长阶段发生变化,连香树种群特征在生长前期与气候因子的相关性较强。

乌蒙山保护区连香树群落物种生态位与种间联结

基于群落野外调查数据,利用生态位测度,方差比率、χ^(2)检验、Pearson相关系数检验、Spearman秩相关系数检验的方法,研究云南乌蒙山保护区连香树群落主要植物的生态位特征和种间联结特征。结果表明:群落中连香树生态位宽度最大,为乔木层优势种;灌木层主要物种为筇竹,草本层主要物种为骤尖楼梯草。乔木层总体种间呈现显著正联结,处于演替后期,较为稳定;连香树与群落中其他物种发生了生态位分离,联结关系均较弱。根据以上结果,建议加强对连香树生境地的保护,并适当扩繁连香树。

连香树幼苗对光照强度的响应

为了解不同光照强度对连香树(Cercidiphyllum japonicum)幼苗生长的影响,分别在10%(L_(1))、25%(L_(2))、100%(L_(3))、110%(L_(4))和125%(L_(5))自然光照强度下处理1 a生连香树幼苗,对其形态和生理适应能力进行研究。结果表明,随光照强度的增加,株高增长量、生物量、叶长、叶宽、叶面积均呈现先升后降的趋势且都在L2达到最高值;比叶面积、叶片含水量、根冠比持续下降,基径增长量则持续上升。L_(1)和L_(2)处理的过氧化物酶活性保持在较高水平且显著高于L_(4)和L_(5)处理,丙二醛含量则相反;随处理时间的增加,L_(2)处理的超氧化物歧化酶活性先升后降,L_(1)处理的持续上升且高于L_(3)、L_(4)、L_(5)处理,总叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量随处理时间增加而降低,且光照越强,含量越低。因此,连香树幼苗在遮荫和强光环境下均能生长,以25%自然光照强度更适宜。

遮阴对连香树幼苗生长和碳氮磷化学计量特征的影响

为探究连香树(Cercidiphyllum japonicum)幼苗的需光特性和对光环境变化的适应性,以及确定其最佳生长光照环境,采用1年生连香树为试验材料,设置遮阴度为80%、65%、50%、35%和0%(全光照)的5种光环境,观测5种遮阴度下连香树幼苗生长、叶片形态、生物量和不同器官碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征的变化。结果表明,连香树幼苗生长、生物量、根系发育、元素含量和积累量及化学计量比均受到外界光照强度的显著影响(P<0.05)。随着遮阴度的增加,苗高、叶长、叶宽、单叶叶面积、叶片含水量和根系形态6个指标均呈现先增加后下降的趋势,地径和比叶面积则逐渐增加,而比叶重减少。遮阴处理的叶长、叶宽、单叶叶面积、叶片含水量和比叶面积均高于全光照,而比叶重则低于全光照。总生物量在65%遮阴下最大,在80%遮阴下最小。遮阴处理的根和叶C含量低于全光照,而茎高于全光照,根、茎和叶的N含量均高于全光照,茎和叶的P含量均低于全光照。随着遮阴度的增加,C积累量逐渐降低,在35%遮阴下达到最大值,N积累量则逐渐增加,在80%遮阴下达到最大值,P积累量则呈现先降低后增加的变化,且在全光照下含量最高。连香树幼苗C∶N和C∶P随遮阴度变大均呈现出先增加后减小的变化趋势,遮阴度为50%下均达最大值。连香树各器官N∶P范围在3.1~12.5,均小于14,说明在不同遮阴条件下连香树幼苗的生长主要受N限制。综上所述,遮阴改变连香树幼苗不同器官的C、N、P含量与分配,进而影响其生长、根系发育和生物量分配。连香树苗期培育可适当进行遮阴,遮阴度在50%左右有助于幼苗生长、生物量、养分含量和积累量的增加,而过度遮阴则会抑制幼苗生长发育。

不同浓度6-BA和NAA对连香树组织培养的影响

设置不同浓度的6-BA和NAA组合,研究其对连香树外植体启动培养和继代培养的影响。结果表明,对连香树外植体进行启动培养时,采用6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L、6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L和6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L 3个浓度组合,均可以得到较高的启动率。MS+6-BA 1.0 mg/L+NAA 0.2 mg/L为连香树外植体启动培养的最佳培养基,用其对连香树带腋芽茎段进行继代培养的效果不理想,植株生长缓慢,长势较弱,且有褐化现象。

基于Maxent模型的山西连香树潜在分布区预测

本研究采用MaxEnt模型对山西省连香树的潜在分布区进行预测。结果表明,最冷季度平均温、最干月降水量和年降水量对连香树在山西省的潜在分布影响最大。连香树在山西省的潜在分布概率呈南高北低的趋势,其可能分布范围的最北界不超过太原地区。连香树在山西省的潜在最适分布区主要为吉县、大宁县、乡宁县、翼城县、绛县、闻喜县、夏县、垣曲县、沁水县、阳城县。

小陇山林区濒危植物连香树群落特征分析

通过分析小陇山林区珍稀濒危植物连香树种群状态特征,综合评价小陇山林区稀濒危植物连香树群落分布情况。在小陇山林区的连香树种群建立30 m×50 m固定样地,运用每木定位调查数据和林分状态与经营分析软件,分析小陇山林区珍稀濒危植物连香树森林空间结构、森林年龄结构、森林长势、森林密度、树种的竞争力、林木的健康情况、树种的构成、更替情况以及树种的丰富程度。结果表明小陇山林区连香树群落的q值为1.143 4,角尺度为0.513,林分潜在疏密度为0.54,林分的拥挤度为0.57,林分的树种优势度为0.05,健康木比例占91.5%,林分林层数为1,林分的Simpson指数取值为0.84。小陇山林区珍稀濒危植物连香树群落直径分布不合理,群落和种群的直径分布都呈多峰状分布,是典型的不完整异龄林;群落林木随机分布,属于理想的天然林水平格局;群落里的优势度低,连香树重要值紧邻锐齿槲栎位居第2;该林分为单层林;林分更新不良;树种多样性高;林内各树种高度混交,锐齿槲栎中大径木较多,在林分中占优势,导致该林分为锐齿槲栎为主的混交林。

濒危植物连香树居群的遗传多样性和遗传分化研究

利用ISSR分子标记技术对濒危植物连香树10个居群的遗传多样性和遗传变异进行了分析,结果表明:连香树物种水平遗传多样性较高,多态位点百分率(PPB)达到69.59%,Nei’s基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)分别为0.231 3和0.351 4;而在居群水平上,多态位点百分率(PPB)为30.61%,Nei’s基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)分别为0.115 6和0.173 3。遗传变异分析表明,居群间遗传分化程度高,遗传分化系数(GST)为0.500 3,居群间基因流Nm为0.527 3。Mantel检测,居群间的遗传距离和地理距离之间不存在显著的相关性。生境的片断化使居群间的基因流受阻,可能是导致居群间高遗传分化和居群水平低遗传多样性的主要原因。

PEG处理对连香树种子萌发与芽苗生长的影响

以连香树种子为试验材料,研究不同质量浓度PEG对种子萌发的影响。结果表明:适宜质量浓度(140～301g.L-1)的PEG预处理连香树种子,能促进种子萌发和芽苗生长,增加渗透调节物质如可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸的含量,提高保护性酶SOD,POD和CAT的活性,降低MDA含量,修复膜系统损伤,提高其抗旱性。在干旱胁迫下,伴随PEG质量浓度的增加,连香树种子萌发和幼苗生长受到抑制,可溶性蛋白含量先升高后降低,可溶性糖、脯氨酸和MDA含量升高,保护性酶SOD和CAT的活性升高及POD活性下降。连香树对干旱胁迫较为敏感,PEG质量浓度≥95g.L-1对种子萌发、芽苗胚轴和胚根生长产生抑制作用。

湘鄂皖连香树种群的年龄结构和点格局分析

连香树(Cercidiphyllum japonicum Sieb.etZucc.)为国家二级保护植物,种群数量与规模已非常有限。在全面踏查湖北后河、湖南壶瓶山、湖北木林子和安徽老山共4个连香树分布地的基础上,对选定区域内的连香树进行每木调查,记录株高、胸径等指标,采用高度级和径级代替年龄的方法分析种群年龄结构;对全部连香树植株进行定位,并绘制分布点图,利用Programita软件对各种群进行点格局分析。结果表明,4个种群中,后河种群的年龄结构连续且呈明显的纺锤型,种群处于衰退之中,而其它3个种群无完整的年龄结构,已完全衰退。后河种群在16m以下尺度呈随机分布,16m以上各尺度下均为集群分布。其它种群在个别尺度下呈集群分布,绝大多数尺度下呈随机分布。分析认为,生境异质性是导致后河种群在大尺度上呈集群分布的主要原因,而环境条件相似、种子均匀散布等原因造就了后河种群在小尺度上的随机分布。其它3个种群衰退程度加剧,使得连香树由集群分布向随机分布过度,其成因可能是萌发对于环境要求的极端苛刻、有限的林窗、种间竞争以及生境条件的恶化等。最后对连香树的保护工作提出建议。

神农架山地河岸带连香树的种群结构与动态

以种群统计学和树木年代学的方法,从年龄结构、生命表、径向生长和干扰史4个方面,研究了神农架山地河岸带连香树(Cercidiphyllum japonicum)的种群结构与动态。结果显示:1)连香树种群内幼龄个体比较充足,但在长时段内更新时有断代,多个局域种群有明显可辨的同生群(年龄幅宽约为50a),其发生年代在20世纪20年代和70年代,高峰期则在40年代和90年代;2)萌枝更新非常突出,与种群年龄和群落盖度有显著相关(r>0.6,p<0.05);3)经20a以下和60～100a间两个死亡高峰以后,种群可达生活力最优阶段,180a以后出现衰老迹象,生存曲线总体上介于DeeveyⅡ和Ⅲ型之间;4)前30a连香树胸径的生长速率最快,经2次生长释放后,约在60a前后进入林冠层,90～120a间进入成熟期前,胸径分化最为剧烈;5)干扰高峰年(20世纪20年代、70年代和90年代)与种群更新的高峰年大致吻合。这些结果表明,个体生长发育特征与中长期的干扰对其种群结构与动态有重要影响。由于幼苗尤其是萌枝的的数量充足,连香树种群在中短期内可以维持。

遮光对连香树幼苗光合特性及其叶片解剖结构的影响

以2年生连香树实生苗为材料,在田间通过黑色遮阳网设置全光照(L0)及透光率55%(L1)、25%(L2)和10%(L3)4种光环境,研究遮光对连香树幼苗光合作用及叶片解剖结构的影响。结果表明:(1)连香树幼苗叶片Pn在全光和L1处理下呈非典型的“乁”形变化,未出现“午休”现象,中午14:00出现极值,而在L2和L3处理下变化相对缓和,极值出现在中午12:00;叶片Gs呈现与Pn类似的变化趋势,而Ci则呈基本一致的凹形变化。(2)各处理Pn、Gs和Tr的日均值均表现为L0>L1>L2>L3,而Ci的日均值则呈相反的顺序;Pn与Gs、Tr、气温和光合有效辐射均呈极显著正相关关系(P<0.01)。(3)全光照连香树幼苗的光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、暗呼吸速率(Rd)均显著高于遮光处理,并维持较高的Pn而未出现明显的光抑制;遮光导致幼苗的LCP、LSP、Rd显著降低,有利于充分利用弱光,以满足低光环境下植株的正常生长。(4)与全光照相比,遮光下连香树叶片气孔密度显著变小,但气孔器长度、气孔器宽度、单个气孔器面积显著增加,气孔器面积百分比减少,影响幼苗细胞内外的水分和气体传递。(5)遮光条件下,连香树叶片明显变薄,表皮细胞厚度减小,栅栏组织(PT)厚度降低,排列变得疏松,海绵组织(ST)厚度增加,PT/ST相应减小。(6)与全光照相比,强度遮光下(L2和L3)连香树幼苗生长受阻,苗高(H)和基径(D)明显减小,生物量模型D2H下降;而轻度遮光(L1)下幼苗H和D、H/D和D2H均未出现显著变化。研究发现,连香树具有一定的光忍耐性和喜光性,对光照条件的生态幅较宽,轻度遮光影响较小,但强度遮光对连香树幼苗气体交换参数和光合响应特征产生了显著影响,同时影响了叶片的解剖结构和气孔分布特征,从而影响连香树幼苗的生长形态。在育苗生产中,适度遮光有利于降低气温、减小蒸腾,但遮光后田间有效辐射强度应保持在自然光强的55%以上。

连香树离体快繁初步研究

连香树为我国珍稀濒危树种,具有较高的经济价值和观赏价值。本文研究了3年生连香树(Cercidiphyllum japonicumS ieb.et Zucc.)带芽茎段的离体培养。筛选出最佳培养基:(1)腋芽诱导培养基:MS+NAA 0.01 mg.L-1;(2)丛生芽诱导培养基:MS+BA 1.0 mg.L-1;(3)丛生芽增殖培养基:MS+BA 2.0 mg.L-1+2,4-D 0.01 mg.L-1;(4)生根培养基:1/2MS+IBA 1.0 mg.L-1。

不同森林凋落叶混合分解试验研究

采用尼龙分解袋的方法,对四川岷江上游地区连香树、云南松、糙皮桦和云杉4种典型人工林凋落叶进行田间混合分解试验。结果表明,糙皮桦与云杉、糙皮桦与云南松、连香树与云南松凋落叶混合后对分解有明显的促进作用,而连香树与云杉凋落叶的混合对分解的促进作用不明显。此外,放置在阔叶林地的针阔混合凋落叶分解速率较之放置在针叶林地的快,证明阔叶林地环境有利于凋落叶的分解。因此得出营造云南松和糙皮桦、云南松和连香树、云杉和糙皮桦混交林来改善凋落叶分解状况及土壤肥力、防止纯林造成的土壤极化是可行的。

濒危植物连香树的传粉生物学研究

对人工栽培24 a生连香树的花期动态、传粉全历程、传粉日进程、柱头可受性、花粉数量等传粉生物学特性进行了研究.结果表明,连香树是风媒植物,其花部特征有许多适合风媒传粉的特点：花先叶开放,花小、无花被、无蜜腺和气味、花粉量大.重力玻片法检测的结果表明,连香树为短距离传粉,其风媒传粉发生在晴朗、昼夜温差大、空气湿度高的3月下旬;花期持续时间为12 d,传粉盛期集中在花药开裂后2-3 d,传粉时间短,具有爆发性.

连香树雌雄株叶片形态及生理生化指标比较

研究了四川省凉山彝族自治州甘洛县马鞍山自然保护区连香树雌雄株叶片形态和生理指标,结果显示:与雌株相比,连香树雄株的叶片表面积、鲜质量、干质量分别高出56.08%、72.22%和80.05%;连香树雄株叶长、叶宽分别比雌株高出12.60%、36.88%;与雌株相比,连香树雄株叶片的叶绿素、可溶性糖、游离脯氨酸质量分数、SOD活性分别高出47.22%、9.76%、71.57%、29.67%,但丙二醛(MDA)质量摩尔浓度比雌株低49.90%。连香树雌雄株在叶片形态特征和生理特性等方面均存在显著的性别间差异。

用关联度和聚类分析法研究连香树人工群落与环境的关系

对 10年生连香树人工群落与环境关系的研究表明 ,土壤中有机质、有效Ca、Fe、Mg和N之间有较强的相关性 ;土壤有效元素除N和Mn外 ,一般都不直接影响群落对土壤中各对应的有效元素的吸收和积累 .连香树在不同生境条件下 ,对土壤元素的吸收有一定的选择性 .影响连香树地径、胸径、树高和生物量的因子顺序表现为土壤化学性质 >土壤物理性质 >气候因子 ;土壤有效P对连香树生长的影响小 .连香树适宜生长在海拔2 2 0 0～ 2 70 0m ,且土壤疏松多孔、富含有机质、自然含水率较高以及空气平均湿度较大的区域 .

连香树人工幼林群落营养元素含量、积累分配和循环

研究了 1 0年生连香树人工群落 8种营养元素的含量、积累分配和循环。主要结论是 :( 1 )连香树营养器官中各种元素的平均含量顺序为Ca>N >Al>K >Mg>P >Fe >Mn。 ( 2 )元素量在各营养器官的分配顺序为根 >叶 >去皮干 >皮 >枝 ,各元素含量顺序为Ca>N >K >Al>Mg>P >Fe >Mn。 ( 3)连香树群落 8种元素的吸收量、存留量和归还量分别是 72 9 82kg·hm- 2 a- 1 、2 0 6 72kg·hm- 2 a- 1 和 52 3 1 0kg·hm- 2 a- 1 。 ( 4) 51 2 %的归还总K量靠降水淋溶归还 ,其余元素总归还量的 55 7%～ 96 5%靠凋落物归还。Fe、Al归还量的 4 1 3%和 4 4 3%通过死根归还。 ( 5) 8种元素的利用系数、归还比和周转期分别为 0 2 3～ 0 54、0 57～ 0 82和 2 2 6～7 63。文中改进了降水淋溶归还的算法 ,提出了群落归还系数、积累系数和吸收系数 。

连香树精油对植物病原真菌抑菌作用及对人肝癌细胞株SMMC-7721细胞毒性研究

首次以连香树精油作为天然抑菌剂及抑癌剂,检测连香树精油对6种植物病原真菌的抑菌作用及对人肝癌细胞株SMMC-7721的细胞毒性,旨在探究连香树精油在抑菌和抑癌方面的功能,为天然抗菌剂和抗癌药物的开发打下基础.采用改良琼脂稀释法测定连香树精油对6种植物病原真菌的抑制率、最低抑菌体积分数(MIC)和最小杀菌体积分数(MBC),并采用MTT法检测其对人体肝癌细胞SMMC-7721的细胞毒性.结果表明,连香树精油具有较好的抗菌性和抗癌性.在抗菌方面,对玉米大斑、黑曲霉以及根霉的抑菌效果较好,抑制率分别达到97.8%、99.7%、99.4%;对禾谷镰孢菌的抑菌效果较差(最高抑制率仅为29.1%).在MIC和MBC测定实验中,同样表明连香树精油对黑曲霉的抑菌效果较好(MIC为6.25μL/m L,MBC为50μL/m L).在抑癌方面,连香树精油对SMMC-7721肝癌细胞具有较好的抑制效果,当精油体积分数为8μL/m L时,对SMMC-7721肝癌细胞的抑制率可以达到67.9%,与阳性对照5-氟尿嘧啶(抑制率68.9%)没有显著差异,且对正常肝细胞L02的杀伤作用(抑制率18.7%)要远远低于5-氟尿嘧啶对其伤害(抑制率59%).连香树精油对植物病原真菌和SMMC-7721肝癌细胞具有良好的抑制作用,在农药及医药应用中有较好的应用潜力.