抗松材线虫病马尾松种质资源遗传多样性分析及核心种质构建

【目的】对来自安徽省林业科学研究院和异地保存在浙江省临海市林业技术推广和场圃旅游服务总站的114份抗松材线虫Bursaphelenchus xylophilus病马尾松Pinus massoniana种质进行遗传多样性与群体结构分析,构建抗性马尾松核心种质库。【方法】对114份抗性马尾松种质进行检测,使用分子生物学软件计算遗传多样性参数,并进行主坐标(PCoA)和群体结构分析。利用M策略和随机取样策略分别构建核心种质,分析不同核心种质的的遗传多样性参数,确定最适合的构建方法。【结果】114份抗性马尾松种质共检测到115个等位基因,平均有效等位基因数(N_(e))为5.54,平均Shannon’s多样性指数(I)为1.51,平均多态信息含量(P_(IC))为0.90,结果表明其具有较高的遗传多样性水平。群体结构分析将114份抗性马尾松种质分为4个亚群,主坐标分析结果与上述基本一致。根据遗传多样性参数和抽样数量综合考虑,M策略构建的核心种质能以最小的种质数保留原有种质最大的遗传多样性,为最佳的取样策略。利用该策略得到了72份核心种质,其保留了原有种质100%的等位基因数,N_(e)、I、期望杂合度(H_(e))、PIC等遗传参数的保留率分别为95.67%、94.96%、98.12%和100.00%,将构建的核心种质与原有种质进行t检验、PCoA分析和UPGMA聚类分析,结果表明两者间的遗传多样性无显著差异。【结论】114份抗性马尾松种质遗传多样性水平较高,构建的72份抗性马尾松核心种质,去除了遗传冗余,有利于抗性马尾松种质资源的有效保护和科学利用,可为优异基因发掘和新品种选育提供参考。

松材线虫病潜伏侵染规律初探

为探究松材线虫病潜伏侵染特性,以浙江省遂昌县不同发生年份疫区的马尾松为研究对象,分别于2022年11月和2023年11月,对8个小班的407棵马尾松进行连续2年调查取样,线虫分子检测结果表明,野外调查生长正常的马尾松有26.15%和28.57%的植株分子检测呈阳性,这些松树在外观上无法与健康松树区分,但具潜伏侵染特性。潜伏侵染松树的空间分布特点分析,结果显示潜伏侵染松树在空间上呈随机分布,且新增感染松树往往紧邻原先的潜伏侵染松树,表明潜伏侵染松树具有传染性。连续2年调查时间内分别有4.73%和4.05%的健康马尾松转变为潜伏马尾松和感病马尾松,表明不是所有感病松树都要经过潜伏侵染阶段。2022年的103株潜伏侵染松树中仅有14.56%在2023年转变为感病松树,其余仍然不表现明显症状,表明潜伏侵染松树的潜伏时间长短存在个体差异。本研究结果表明松材线虫病潜伏侵染现象在林分中广泛存在,仅靠肉眼无法准确识别,若不及时加以识别和管控,会成为松材线虫病再次暴发的传播源。

松材线虫入侵对湖北三峡地区马尾松林水源涵养能力的影响

[目的]为了探讨松材线虫入侵后松林枯落物层和土壤层水源涵养能力的变化趋势。[方法]以湖北三峡地区松材线虫入侵不同年限(0 a(未入侵)、6 a、10 a和16 a)的马尾松林为对象,采用环刀法、烘干法与室内浸泡法对林分地表枯落物和土壤层水源涵养能力进行了测定,并结合枯落物有效拦蓄量和土壤有效蓄水量定量比较林分枯落物层和土壤层的水源涵养能力在松材线虫入侵不同年限间的变化趋势。[结果]表明:(1)松材线虫入侵不同年限间马尾松林枯落物蓄积量、有效拦蓄量和最大持水量均无显著差异(P>0.05),枯落物总厚度为3.47~5.34 cm,总蓄积量为6.11~9.62 t·hm^(−2),枯落物有效拦蓄量为9.71~14.77 t·hm^(−2)。(2)松材线虫入侵不同年限间马尾松林土壤含水量、土壤密度、非毛管孔隙度存在显著差异(P<0.05),毛管持水量为333.42~378.33 t·hm^(−2),饱和蓄水量为386.27~461.20 t·hm^(−2),入侵6 a的马尾松林0~10 cm和10~20 cm土层土壤有效蓄水量(62.08 t·hm^(−2)和50.08 t·hm^(−2))、10~20 cm土层土壤饱和蓄水量(386.27 t·hm^(−2))均最小。(3)综合林分枯落物和土壤层蓄水能力,由大到小依次为入侵10 a(219.72 t·hm^(−2))>未入侵(191.85 t·hm^(−2))>入侵16 a(182.64 t·hm^(−2))>入侵6 a(121.86 t·hm^(−2)),入侵6 a林分综合蓄水量显著低于其他林分。[结论]湖北三峡地区马尾松林受松材线虫入侵的持续危害后,短期内枯落物层和土壤层持水能力下降,随年限增加林分水源涵养能力逐渐恢复。因此,今后应加强松材线虫入侵的防控力度,以维持和尽快恢复三峡地区马尾松林水源涵养功能。

川南疫木林区松材线虫病早期诊断模型研究

为建立适用于四川省的松材线虫病早期诊断模型。2020年6月至9月,结合松墨天牛生物学特性,利用手持高光谱成像仪对野外选取的实验样株进行光谱影像采集,选用ENVI软件处理并提取光谱曲线。结果表明:(1)对实验样株进行了5次影像采集,目标植株中出现了感病初期至枯黄死亡的典型症状,感病株与对照株各时期的光谱反射率差异显著;(2)对不同波段范围内不同时间光谱反射率方差进行加权平均,提取4个敏感波段,即488.7 nm、550.8 nm、682.2 nm和779.8 nm;(3)基于敏感波段与植被指数的回归拟合,建立3个波段的EVI指数型早期诊断模型,即K=0.6874e^(0.7293×EVI),利用感病指数K值可定性判断植株感病。

基于多组学量化松材线虫入侵对寄主马尾松的影响

【目的】探究松材线虫入侵对寄主马尾松的影响。【方法】以4年生马尾松(Pinus massoniana)为试材,以皮接法接入5 000条松材线虫的马尾松为处理组[PWN(+)组],以接入无菌水的马尾松为对照组[PWN(-)组],基于多组学(表型组学、转录组学、宏基因组学、代谢组学)量化松材线虫入侵马尾松14 d后的变化。【结果】与PWN(-)组相比,PWN(+)组活性氧(ROS)含量和H_(2)O_(2)含量分别显著上升3.2倍和1.7倍(P<0.05);编码应激反应通路的c60547.graph_c0、 c82953.graph_c0在PWN(+)组中的表达水平显著高于PWN(-)组(P<0.05),萜类生物合成途径通路的c64867.graph_c0、 c68789.graph_c0及合胞体形成通路的c81022.graph_c0在PWN(+)组中的表达水平显著低于PWN(-)组(P<0.05);PWN(+)组的微生物多样性显著低于PWN(-)组(P<0.05),肉座菌目(Hypocreales)是其体内的优势微生物,在生物信息数据库KEGG的功能注释和丰度信息主要集中在复制修复通路、DNA复制通路(PATH:ko03030)、DNA复制蛋白通路(BR:ko03032);代谢组上、下调的差异代谢物分别有365个和351个,PWN(+)组中根皮素、熊去氧胆酸、羧苄青霉素等物质的含量会增加以抵御松材线虫的侵染,差异显著的代谢物显著富集于ABC转运蛋白通路、花生四烯酸代谢通路、类黄酮生物合成通路、甘油磷脂代谢通路。【结论】当松材线虫入侵马尾松时,寄主会启动一系列复杂的防御反应。这些反应并非孤立存在,而是通过多种机制协同作用,共同应对松材线虫的侵染。上述结果有助于从多组学角度阐明松材线虫入侵对马尾松的影响,并为松材线虫病害诱导的森林衰退和寄主植物马尾松之间的相互作用提供依据。

24年生马尾松生长、形质和木材基本密度的种源变异与种源区划

利用设置在浙江省淳安县姥山林场的24年生49个产地的马尾松种源试验,以研究和揭示已达主伐年龄时马尾松生长、形质和木材基本密度的种源差异和地理变异模式,通过聚类进行种源区划并选择优良种源。结果表明:马尾松生长、形质和木材基本密度皆存在显著的种源差异,种源胸径、树高和材积生长及树干通直度呈典型的纬向倾群变异模式,这种变异主要是由其产地水热资源条件差异引起的。较之于北部种源,南部的种源生产力水平高且树干通直。种源木材基本密度虽与产地经纬度相关性较小,但却与产地年均温、1月均温、无霜期和≥10℃积温呈显著的负相关。性状遗传相关分析结果显示,选择生产力高的速生种源可同时改良树干通直度,但会明显降低其木材基本密度。根据种源聚类结果,可将马尾松划分为南部、中部和北部3个种源区,并分别纸浆材和锯材筛选出19个和6个优良种源,这些优良种源主要来自马尾松的南部种源区,部分来自中部种源区。

人工林马尾松木材性质的变异

本文研究了广西人工林马尾松木材性质的变异及幼龄材与成熟材的差异。结果表明 ,幼龄材与成熟材的分界年龄在 14 16a ,解剖性质在径向上的变异规律为 :射线比量、树脂道比量、胞壁率、胞腔直径、胞壁厚、管胞长度、管胞宽度和晚材壁腔比是自髓心向外呈递增趋势 ,管胞比量和晚材率为递减趋势 ,早材壁腔比和早材腔径比则近似于一条直线。方差分析结果表明 :树脂道比量、胞壁率、胞壁厚、管胞长度和管胞宽度 ,幼龄材与成熟材差异达显著或极显著水平。 5项木材物理力学性质均为成熟材高于幼龄材 ,且均达差异显著水平。木材性质间的相关分析表明 :木材基本密度与管胞长度、管胞宽度、射线比量、树脂道比量、胞壁率呈显著的正相关关系 ,木材气干密度与抗弯强度、抗弯弹性模量。

利用混合模型分析地域对国内马尾松生物量的影响

开展全国森林生物量监测和评估,建立适合较大区域范围的通用性立木生物量模型是一项重要的基础工作,而分析森林生物量受不同地域的影响并保证不同尺度范围森林生物量估计值的可靠性,是必须面临的问题。以南方马尾松(Pinusmassoniana)地上生物量数据为例,介绍了如何利用混合模型理论来分析地域对马尾松地上生物量的影响以及利用混合模型构建全国通用性立木生物量模型,为得到不同区域尺度范围内可靠的森林生物量评价和估计提供了有效途径。结果表明,混合模型不仅提高了模型的精度和通用性,并且模型中每个参数都有特定的数学含义,通过这些参数很容易分析出随机因子对生物量的影响程度。因此混合模型方法具有较大的灵活性和适应性,可推广到其它通用性模型(如材积方程)的建立。

基于马尾松反转录转座子序列的IRAP分子标记开发及应用

[目的]为了丰富马尾松遗传信息,开发更多适用于马尾松的新型分子标记。[方法]依据马尾松Ty1-copia类型和Ty3-gypsy类型反转录转座子RT序列的保守区域设计引物,建立了马尾松IRAP-PCR技术体系并以12个基因型个体为材料进行验证。[结果]42条引物中筛选出多态性丰富、重复性好的29条进行PCR扩增,共获得227条谱带,其中多态性条带207个,多态性比例为91.19%,平均观测等位基因数(Na)为1.911 9±0.284 1,有效等位基因数(Ne)为1.468 0±0.288 2,Nei’s基因多样性指数(H)为0.291 1±0.144 9,Shannon’s信息指数(I)为0.447 2±0.195 3;利用引物P-12、P-15或R-1,可以将栽培种与无性系两类区分开;P-2可作为核心引物,能将12份供试材料有效区分开来;采用IRAP标记构建了供试种质的DNA指纹图谱;供试种质的遗传相似系数为0.46 0.69,以相似系数为基础,进行UPGMA聚类分析,以0.57为阈值可将供试种质分为三类,其中无性系内不同材料间也存在较大的遗传变异。[结论]IRAP分子标记能有效地用于马尾松种质的鉴别与亲缘关系分析等相关研究。

马尾松松针的黄酮类化学成分的分离鉴定

目的:研究松科植物马尾松松针亲水性部分的化学成分。方法:利用Sephadex-LH 20、ODS和硅胶等柱色谱技术进行分离纯化,根据化合物的理化性质和光谱数据进行结构鉴定。结果:从马尾松松针的醋酸乙酯和正丁醇萃取部分分离得7个黄酮类化合物,其化学结构分别确定为3',5-二羟基-4'-甲氧基二氢黄酮-7-O-α-L-鼠李糖基(1→6)-β-D-葡萄糖苷(1),3',5-二羟基-4'-甲氧基二氢黄酮-7-O-β-D-葡萄糖(1→2)-α-L-鼠李糖苷(2),4',5-二羟基二氢黄酮-7-O-α-L-鼠李糖基(1→2)-β-D-葡萄糖苷(3),木犀草素(4),木犀草素-7-O-吡喃葡萄糖苷(5),槲皮素(6)和双氢槲皮素(7)。结论:化合物1～5为首次从本植物中分离得到。

抗松材线虫病马尾松种源化学成分与抗性机理研究(第Ⅱ报)——马尾松种源抗性与中性萜类化合物组成差异关系研究

通过气相色谱分析研究了高抗、中抗和敏感马尾松种源中性萜类 (主要是倍半萜类 )化学组成及其差异状况。结果表明 ,不同马尾松种源的抗性是由其内部化学组成决定的 ,是种源的特征性质。高抗种源比中抗和敏感马尾松种源含有更多的长叶烯和α 松油醇 ,而含有较少的反式石竹烯和 β 芹子烯。而且长叶烯与反式石竹烯的含量差越大 。

马尾松松针中木脂素类化学成分的研究

目的 研究松科 (Pinaceae)植物马尾松 (P .massonianaLamb .)松针 (pineneedles)水煎液中的化学成分。方法 利用DiaionHP 2 0 ,ToyopearlHW 4 0和硅胶等柱色谱技术进行分离纯化 ,根据化合物的理化性质和光谱数据进行结构鉴定。结果 从马尾松针水煎液镇痛作用较强的正丁醇萃取部位分离得到 3个木脂素类化合物 ,其化学结构分别确定为化合物 7(massonianosideD) :(7S ,8R) 4 ,9′ 二羟基 3,3′ 二甲氧基 7,8 二氢苯骈呋喃 1′ 丙醇基新木脂素 9 O α L 鼠李糖苷 ;化合物 8(异落叶松脂素 ) :4 ,4′ ,9,9′ 四羟基 3,3′ 二甲氧基 7 苯基四氢萘木脂素 ;化合物 9(异落叶松脂素 9 O 木糖苷 ) :4 ,4′,9′ 三羟基 3,3′ 二甲氧基 7 苯基四氢萘木脂素 9 O β D 木糖苷。 结论 化合物 7为新化合物 ,化合物 8。

马尾松建筑材优良家系的选择

对设在福建三明中村试验点 73个 9年生的马尾松优树子代试验林进行调查研究 ,结果表明 ,不同家系在生长性状上存在极显著差异 ,在木材基本密度、通直度、圆满度上也存在较大的变异 ;以单株木材干物质产量为主要指标 ,从参试的 70个家系中选出 8个建筑材优良家系 。

马尾松家系木材基本密度遗传变异的研究

对福建三明市中村采育场 9a生马尾松家系测定林中 73个家系、65 6个单株木材基本密度测定分析结果表明 ,木材基本密度在家系水平上变异较小 ,而在个体水平上变异很大 ;木材基本密度与胸径、材积、圆满度呈极显著的负遗传相关 ,与轮盘数呈显著的负遗传相关 ,与通直度呈极显著的正遗传相关 ;

不同种源马尾松种质耐低磷的主成分与灰色关联度分析

通过对不同种源马尾松在磷胁迫下多项形态和生理指标的测定,利用主成分和灰色关联分析,筛选和鉴定了耐低磷种源.以广西桐棉(GT)、福建龙岩(FL)、福建武平(FW)、江西崇义(JC)、湖南汝城(HR)、四川眉山(SM)及贵州孟关(GM)等7个种源的马尾松幼苗进行盆栽试验,采用营养液培养,设置正常磷条件(KH_2PO_4 10 mg/L,对照)和低磷(2.0 mg/L)处理,测定株高、主根长、根质量、地上部鲜质量、根冠比、总叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖、丙二醛、可溶性蛋白、游离脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和根系活力等15个形态生理指标,以各项指标的耐低磷系数作为耐低磷指标,通过主成分和灰色关联分析对其耐低磷进行评价.主成分分析将15个单项指标转换成4个综合指标;隶属函数法计算耐低磷能力D值为四川眉山(SM)最大;灰色关联分析表明类胡萝卜素质量分数、根系活力、丙二醛质量分数和游离脯氨酸质量分数与马尾松耐低磷性关系密切.综上,主成分和灰色关联分析能够有效用于马尾松耐低磷种质筛选,四川眉山种源较耐低磷,福建龙岩(FL)和福建武平(FW)属中等耐低磷类型,贵州孟关(GM)与江西崇义(JC),广西桐棉(GT)与湖南汝城(HR)属于较弱耐低磷类型.

铝胁迫下马尾松幼苗有机酸分泌和根际pH值的变化

以马尾松幼苗为试验材料,选用砂培法研究铝胁迫对马尾松根际pH值、有机酸分泌以及植株中铝累积变化的影响。结果表明,高浓度铝导致根际pH值增加,当铝浓度高于300μmol.L-1时,根际pH值则趋于平稳。在测试的5种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸、乙酸)中,当铝浓度由0升至300μmol.L-1时,草酸和苹果酸根系分泌量随之升高,与根际pH值呈正相关关系;而当铝浓度高于300μmol.L-1时,草酸和苹果酸分泌量则趋于平稳,草酸和苹果酸的分泌影响根际pH值的变化。其次,活性铝通过根系进入植株后,由于营养作用和运输机制,出现分布差异,根部铝积累量明显高于茎和叶。当根系接触的铝浓度低于300μmol.L-1时,植株铝积累量与根际pH值,以及草酸、苹果酸分泌量呈显著正相关。

马尾松二代育种亲本主要生长性状和ISSR遗传变异

本研究以国家马尾松种质资源库(浙江省淳安县姥山林场)马尾松二代核心育种群体内的36个亲本无性系为材料,研究其主要生长性状及ISSR遗传变异。马尾松二代育种亲本生长性状总体上优良,但生长性状在亲本无性系之间存在显著差异,表明二代育种群体具有丰富的表型性状变异。利用15个ISSR标记对36个二代亲本无性系进行分析,多态位点百分率(PPL)为83.33%。Nei's基因多样性(HE)为0.328,Shannon信息多样性指数(I)为0.476,亲本间分子遗传距离的范围是0.24～0.82,平均为0.414,在分子水平上证明马尾松二代育种群体遗传多样性较高,具有较好的高世代遗传改良潜力。基于Nei's无偏遗传距离进行UPGMA聚类,36个无性系中的35个聚在5个类群内,聚类结果与马尾松二代亲本的遗传背景、系谱关系及产地纬度部分吻合,证实了应用ISSR标记开展马尾松分子辅助育种的可行性。本研究为合理选配二代亲本、开展杂交育种提供一定借鉴。

马尾松松针中化学成分的分离与结构鉴定

目的 研究松科植物马尾松 (PinusmassonianaLamb .)松针的化学成分。方法 应用色谱技术分离纯化 ,IR ,NMR ,MS等波谱方法解析化学结构。结果 从马尾松松针中分离出 4个化合物 ,分别鉴定为 :3 甲氧基 9′ O α L 鼠李糖基 4′ :7,5′ :8 二氧环新木脂素 4 ,9 二醇 (命名为massonianosideE ,I) ,4 ,4′ ,8,8′ ,9 五羟基 3,3′ 二甲氧基 7,9′ 单环氧木脂素 (II) ,伞花内酯 (III) ,4 (4′ 羟基 3′ 甲氧基苯基 ) 2 丁酮 (IV)。结论 化合物I为新化合物 ,II,III和IV为首次从松科植物中分离得到。

马尾松优树子代遗传评价及选择

采用主成分遗传距离聚类分析法 ,对 2 2 9个 1 3年生的马尾松优树子代进行综合分析评价。从中筛选出 1 9个高产稳定型优良家系 ,适宜在福建省范围内推广 ,其材积平均遗传增益为 2 8 30 %。 1 3个高产优良家系适宜在闽西北推广 ,其材积平均遗传增益为 2 1 0 7%。1 7个高产优良家系适宜在闽东南推广 ,其材积平均遗传增益为 2 5 51 %。表 6参 1

马尾松松针中化学成分的分离与鉴定(英文)

利用DiaionHP 2 0、ToyopearlHW 4 0及硅胶柱色谱进行分离纯化 ,研究松科 (Pinaceae)植物马尾松(PinusmassonianaLamb .)松针的化学成分。从马尾松松针水煎液的正丁醇部位分离得到了 4个化合物 ,根据理化性质和光谱数据分别鉴定为 :(7S ,8R) 4 ,9′ 二羟基 3,3′ 二甲氧基 7,8 二氢苯并呋喃 1′ 丙基新木脂素 9 O β D 吡喃葡萄糖苷 (1) ,对羟基苯基 2 丁酮 (2 ) ,香草酸 (3) ,氢醌 (4)。这 4个化合物均为首次从本植物中分离得到。