Research on Genetic Physiological Ecology of Precious Species: Toona ciliata and Toona ciliata var. pubescens

Toona ciliata and Toona ciliata var. pubescens are timber species of national second-class protective plants. In China, Toona ciliata and Toona ciliata var.pubescens distribute sporadically with small population size but with great development potential. Plus selection on phenotype of Toona ciliata and Toona ciliata var.pubescens, molecular genetic marker of Toona ciliata var. pubescens, research progress in physiology and ecology of Toona ciliata and Toona ciliata var.pubescens were summarized in this paper. Suggestions and prospect forecast were proposed for relative research and utilization.

毛红椿天然林群落结构特征研究

对毛红椿天然林群落结构和物种多样性进行调查分析,旨在为保护毛红椿天然林和推广人工造林提供理论依据。研究结果表明:毛红椿天然林群落的物种多样性丰富,与毛红椿混生的植物种类有56科85属122种,而且层次性较强,分为乔木层、灌木层、藤本层和草本层4层。4个毛红椿天然林群落乔木层中,江西九连山群落S impson多样性指数最高,浙江龙泉昌岗毛红椿群落为最低;浙江龙泉昌岗群落的均匀度指数最高,浙江九龙山群落为最低。浙江龙泉昌岗、江西九连山和江西官山群落中毛红椿重要值为最大,浙江九龙山群落中拟赤杨的重要值为最大,毛红椿列第二。针对毛红椿天然林群落现状,为加强对其保护,应积极开展毛红椿遗传资源收集、保存和培育。

遮荫和土壤水分对毛红椿幼苗光合特性的影响

采用3种遮荫(全光照、60%遮荫、80%遮荫)和3种土壤水分(高、中和低)处理,研究了毛红椿幼苗叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Co)、胞间CO2浓度(Ci)和叶绿素含量及叶面积等特性。结果表明:毛红椿净光合速率日进程曲线呈“双峰”型,高峰值出现在10:00和16:00,全光照和中度遮荫(60%)情况下有较明显的光合“午休”现象,而强度遮荫(80%)光合“午休”现象不明显。全光照下胞间CO2浓度日进程基本与净光合速率相反,当土壤含水量高时光合作用能力最强。气孔导度日变化呈下降趋势,胞间CO2浓度变化平缓,表明上午10:00以后净光合速率降低主要受非气孔限制因素的影响。在遮荫条件下,毛红椿苗木通过增大叶面积、提高叶绿素含量有效地利用较弱的光辐射,形成适应遮荫条件的生态生存对策。

基于空间自相关分析研究毛红椿天然居群的空间遗传结构

利用8对微卫星标记对分布于我国的3个毛红椿天然居群的遗传结构进行研究。收集毛红椿3个天然居群209个单株材料并对每个单株的位置进行定位,运用空间自相关分析研究毛红椿居群的空间遗传结构,了解该物种的进化历程和濒危机制,并为制定有效的保护策略和措施提供科学依据。研究结果表明：1）居群等位基因的平均数为5.3,有效等位基因数平均为2.6;2）观察杂合度平均为0.5990,期望杂合度平均为0.5893;3）空间自相关分析结果揭示毛红椿宜丰天然居群在0～240m存在着显著的空间遗传结构;4）宾川和师宗居群内遗传变异在空间上为随机分布,不存在明显的空间遗传结构;5）导致居群内空间遗传结构形成的原因,包括花粉种子局限传播、微环境异质性和居群密度等。

毛红椿优树子代苗期性状遗传变异研究

以江西宜丰毛红椿优树子代为研究对象，在浙江富阳进行苗期试验，分析苗期苗高、地径、根干重、茎干重、根茎比、根总长度、根表面积和根体积等8个性状。家系间高、地径、根干重、茎干重和根茎比等性状均达极显著差异，说明毛红椿半同胞家系间存在较为丰富的变异，具选育潜力。各性状遗传力差异较大，苗高的遗传力相对较高，为0．80；地径、根干重、茎干重和根茎比4个性状的遗传力为中等，在0．53～0．68之间；而根总长度、根表面积和根体积等3个性质的遗传力相对较低。苗高与地径、茎干重之间显著正相关，而与根总体积显著负相关；地径与根干重、茎干重、根表面积和根总体积之间都显著正相关；根系性状（根总长度、根表面积和根总体积）之间都显著正相关。以苗高、地径2个主要苗期生长性状，采用独立选择法，选出8个苗期生长较快的家系。

珍稀濒危树种毛红椿微卫星DNA分离及SSR反应体系优化

以江西宜丰种源毛红椿为材料,成功提取其基因组DNA。利用改良的链亲和素磁珠法亲和捕捉出毛红椿基因组微卫星DNA片段,并构建了富含微卫星的基因组文库。从构建的基因组文库中随机挑选了63个单克隆进行测序,其中50个单克隆成功测序,含有微卫星的单克隆有18个,并根据测序结果设计并合成SSR引物18对。利用所合成的引物优化SSR反应体系,对影响SSR反应的各个因子进行了探讨。确定了模板DNA最适浓度为30ng;dNTP的最适浓度为0.3mmol/L;0.3μmol/L是引物在反应体系中的最合适浓度。建立了重复性好、稳定性好的SSR反应体系,为下一步进行毛红椿群体遗传结构和遗传变异研究提供了技术支持。

毛红椿落叶腐解物的化感作用及成分

【目的】评估毛红椿落叶腐解后对自身种子发芽的化感潜力,并分析落叶腐解浸提液的主要成分组成,探索毛红椿的濒危机制,为促进毛红椿的实生更新提供参考。【方法】对毛红椿人工林内毛红椿落叶、毛红椿落叶与林地土混合以及林地土3种材料进行腐解,采用无水乙醇∶丙酮∶水=2∶2∶1的体积比混合液提取其中的化感成分;采用毛红椿种子发芽试验进行生物检测;用丙酮萃取分离浸提液,通过气相色谱质谱联用(GC-MS)分析其中的弱极性成分。【结果】毛红椿腐叶土和腐叶浸提液对毛红椿种子发芽具有抑制作用,腐叶土浸提液对发芽的抑制作用极显著强于腐叶浸提液,浓度越高抑制作用越强;低浓度腐叶和腐叶土的浸提液(10 g·L-1)对毛红椿幼苗存活没有显著影响,高浓度腐叶土浸提液(1 000 g·L-1)显著降低毛红椿幼苗存活率;低浓度腐叶浸提液对毛红椿幼苗根长促进作用达极显著,低浓度腐叶土浸提液对毛红椿幼苗根长、茎长促进作用显著;高浓度腐叶浸提液对毛红椿幼苗根长、茎长具有显著的抑制作用;低浓度腐叶和腐叶土的浸提液极显著增加毛红椿幼苗生物量,高浓度腐叶和腐叶土的浸提液极显著降低毛红椿幼苗生物量。GC-MS分析结果表明,腐叶土浸提液中存在6种物质,苯甲酸衍生物为主要成分;腐叶浸提液中鉴定出36种物质,其中主要成分为谷甾醇、豆甾-4-烯-3-酮、棕榈酸等脂肪酸及其酯类。【结论】毛红椿落叶经腐解后对自身种子发芽具有抑制作用,低浓度浸提液对毛红椿幼苗生长具有一定的促进作用,高浓度浸提液对毛红椿幼苗生长具有抑制作用;毛红椿腐叶土浸提液中苯甲酸衍生物可能为主要的化感成分;腐叶浸提液中主要弱极性成分为甾醇类、脂肪酸及其酯类物质。

晾晒对毛红椿苗木活力的影响

通过对毛红椿1年生苗木进行5种晾晒处理试验,测定不同晾晒处理时根系含水量、相对电导率、根系活力和栽植后的成活率,分析探讨毛红椿苗木水分与苗木活力的关系。结果表明:毛红椿苗木活力与其苗木水分密切相关,在晾晒的过程中苗木失水使相对含水量下降;相对电导率增加,根系活力下降,最终导致苗木成活率降低。所以在毛红椿造林时,要做好起苗后的苗木保护工作,尤其是根系的保护,这对于维持苗木活力、提高造林成活率有重要的意义。

毛红椿群体遗传结构的SSR分析

利用SSR分子标记对分布在我国的7个毛红椿群体进行了遗传结构研究。结果表明:毛红椿群体具有较低水平的遗传变异;毛红椿群体的等位基因的平均数为6.1,有效等位基因数平均为2.7,平均期望杂合度为0.600 6;毛红椿群体遗传分化系数(FST)平均值为0.185 4,在FST值的基础上估算毛红椿群体间的基因流(Nm)为1.098 3。采用平均距离方法(UPGMA)对7个群体进行了聚类,对各群体遗传距离与地理距离的相关分析表明:群体间遗传距离与地理距离显著相关。分析了毛红椿濒危的原因,并提出了保护策略。

毛红椿天然林优势种群的种间联结性研究

基于2×2联列表,应用方差分析,χ2统计检验,Ochiai指数,Dice指数和Cramer指数等系列技术,分别对天然毛红椿林群落乔木层树种的总体相关性,乔木层20个优势树种的种间联结显著性和关联强度进行定量的测定。结果表明:该群落多物种总体关联性为显著的正相关,但毛红椿与乔木层植物种间联结性不显著,说明毛红椿的生长与其他乔木树种间没有直接的内在联系。

九连山毛红椿种群的结实特性及其生殖力

毛红椿（Toona ciliata var.pubescens）为楝科（Meliaceae）香椿属植物,美誉＂中国桃花心木＂,属国家二级保护濒危物种（傅立国,1991）。我国江西、湖南、湖北、安徽、广东、广西、四川、贵州、海南、浙江和云南等省（区）有其天然林分布,但资源总量少,

九连山自然保护区毛红椿天然林邻体干扰效应

邻体效应影响植物种群的更新。为探讨毛红椿天然更新困难的群落学机制,选取九连山国家级自然保护区毛红椿天然林为研究对象,采用干扰距离逐级扩大法,探讨了邻体对不同径级毛红椿基株干扰的有效距离、干扰来源和干扰强度。结果表明:(1)较小径级基株受邻体干扰的有效距离较宽(10 m),较大径级相对较窄(6 m);(2)小径级毛红椿基株所受邻体干扰除来自种内干扰外,他种干扰也较大;(3)毛红椿基株径级与邻体干扰指数呈显著的负相关,随着基株个体的增大而干扰指数下降。推断较小植株受邻体干扰强度较大是毛红椿天然更新障碍的原因之一。

毛红椿人工幼林配方施肥的初步研究

根据毛红椿养分需求特性,结合试验地土壤养分诊断结果,于2009～2010年进行了幼龄毛红椿人工纯林配方施肥的试验研究。结果表明:配方施肥显著促进毛红椿的早期生长,幼林提早郁闭,苗木地径可作为毛红椿早期施肥效应的生长指示指标。添加镁肥对毛红椿苗木的增长效果极明显,1年生幼苗最佳施肥配方为(N35P35K3062.5 g+硫酸镁10 g)/株,造林地2年生幼林的最佳施肥配方(N35P35K30250 g+硫酸镁40 g)/株。

林地土壤及其真菌对毛红椿种子发芽及幼苗保存的影响

[目的]通过不同群落毛红椿天然林林地土壤及其真菌对种子萌发和幼苗存活影响的研究,探讨影响毛红椿天然更新的障碍因素。[方法]在江西九连山国家级自然保护区内的3个毛红椿天然优势群落中,分别取距离毛红椿母树3个不同距离(2.5、5.0、7.5 m)处的根区土壤和远离毛红椿母树(25 m以外)的非根区土壤,以非林地土为对照开展室内模拟播种和以根区土壤真菌的水或根系分泌物悬液对毛红椿幼苗进行灌根接种,观察种子萌发、幼苗存活和幼苗感病情况。[结果]各群落土壤中种子发芽均呈先上升后下降规律,且基本在第8 10天达到高峰;林地土与非林地土种子发芽率差异不显著,但林地根区土幼苗的存活率极显著低于非林地土和林地非根区土;距母树3个不同距离根区土的幼苗存活率差异不显著。灌根接种不同处理间幼苗存活率差异极显著,具体表现为接种RS2、RS5根区真菌的幼苗感病率显著高于根系分泌物及无菌水空白对照,且RS2真菌的根系分泌物悬浮液幼苗感病率显著高于其无菌水悬浮液。[结论]毛红椿种子萌发不受土壤环境的影响,但幼苗建成受根区范围内土壤的影响,根系分泌物和致病菌的互作显著降低幼苗保存率。由此推断,毛红椿根区土壤内存在幼苗的潜在致病菌及根系分泌物可增强其致病性。

江西毛红椿种源的半同胞家系子代早期测定及其评价

以江西4个种源14个家系的2年生毛红椿半同胞子代测定林为研究对象,采用R型因子法和多目标局势决策法进行性状评定和筛选。结果表明,不同种源和家系的胸径、树高、高径比、冠幅、冠径比、枝下高、分枝数与抗病虫害、抗寒性指数等均存在显著差异,它们的遗传变异系数为1.75%～52.73%;种源和家系的性状指标遗传力分别在0.21～0.86和0.29～0.75之间;以胸径、冠幅、枝下高、分枝数和抗性指标为主要指标进行综合选择,筛选出优良家系4个(1、2、5、9号),均系官山自然保护区种源。

浸种对2个毛红椿种源种子萌发和幼苗生长的影响

将2013年11月采集江西官山国家自然保护区和江西九连山国家级自然保护区里的毛红椿种子,2014年4月进行田间播种育苗实验,研究浸种时间对不同种源种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:在相同浸种时间下,官山种源的发芽率和苗高均大于九连山种源,但地径生长显著小于九连山种源;20 h浸种能显著提高毛红椿种子的发芽率和幼苗高生长,但对径生长无显著影响。

凋落叶分解过程对毛红椿种子发芽和幼苗生长的影响

通过盆栽试验,模拟毛红椿(Toona ciliata var. pubescens)凋落叶在土壤中的分解过程对毛红椿种子发芽和幼苗生长的影响。试验设置沙壤土和林地土两种不同的土壤条件,每种土壤条件下设置L15(15 g/盆)、L30(30 g/盆)、L60(60 g/盆)3个凋落叶添加水平,对照组(CK)不添加凋落叶L0(0 g/盆)。将各处理的凋落叶分别与1 kg林地土或沙壤土混合后装盆,播种毛红椿种子进行盆栽实验,分析不同的凋落叶含量可能对毛红椿种子萌发及幼苗生长的影响。试验结果表明:(1)在沙壤土中,高量的凋落叶(L60)显著降低种子的发芽势、发芽指数和发芽率,凋落叶分解100 d时,中量的凋落叶(L30)显著降低幼苗叶片的叶绿素,高量的凋落叶显著降低幼苗的根长,中、高量的凋落叶极显著降低幼苗的生物量;凋落叶分解170 d时,低、中量的凋落叶显著降低幼苗叶片的叶绿素和地上部分生物量,低、中、高量的凋落叶均显著降低幼苗的地下部分生物量;(2)在林地土中,凋落叶有降低种子活力的趋势,但是影响不显著;凋落叶分解100 d时,高量的凋落叶显著降低幼苗的根长,中、高量的凋落叶极显著降低幼苗的生物量;凋落叶分解170 d时,高量的凋落叶显著增加幼苗叶片的叶绿素含量和地上部分生物量,高量的凋落叶极显著增加幼苗的地下部分生物量;(3)综合凋落叶分解在2种土壤条件下的效应可见,毛红椿凋落叶对自身种子的发芽具有抑制作用,分解初期对幼苗的生长和生物量增加也具有抑制作用,主要表现为对根部的抑制作用,且随添加量的增加而增强,对幼苗的光合作用也会产生一定的影响,毛红椿凋落叶在沙壤土中的自毒作用强于林地土。

盐胁迫对2种珍贵速生树种种子萌发及幼苗生长的影响

以1/2Hoagland营养液为基础培养液,研究了在0.1%、0.2%、0.4%和0.6% NaCl胁迫条件下,毛红椿[Toona ciliata Roem. var. pubescens （Franch.） Hand.-Mazz.]和水松[Glyptostrobus pensilis （Staunt. ex D. Don） K. Koch]的种子萌发和幼苗生长情况.结果表明,随着NaCl浓度的增加,2个树种的种子萌发率和简化苗木活力指数均明显下降,在0.1%、0.2%、0.4%和0.6% NaCl胁迫条件下, 毛红椿和水松种子的最终萌发率分别为89.3%、87.3%、62.7%、32.0%和26.0%、16.7%、6.0%、3.3%,简化苗木活力指数分别为1.39～0.08和1.52～0.07,且毛红椿的种子萌发率和简化苗木活力指数均明显高于水松.萌发恢复实验结果表明,高浓度NaCl处理后的种子具有较高的萌发恢复率.根据实验结果初步判定毛红椿种子具有较强的耐盐性.

毛红椿人工林优树选择标准

利用福建省现有的毛红椿人工林,采用5株优势木对比法和10株邻近木综合标准差比较法,研究毛红椿候选优树的生长量标准和形质标准。结果表明,毛红椿人工林的优树选择应采用5株优势木对比法,优树的生长量标准为:树高≥优势木平均树高,胸径≥优势木平均胸径的1.156倍,单株材积≥优势木平均单株材积的1.389 5倍,且形质得分应达4.72分以上,该选择标准准确、适用,可作为今后毛红椿人工林优树选择的标准。

毛红椿8年生人工林生长过程研究

为了解毛红椿人工林的生长动态,并对其制定合理的经营措施,以江西省南昌县毛红椿8年生人工林的树高、胸径调查数据为基础,分析毛红椿的生长过程,拟合毛红椿人工林的树高、胸径和材积的生长模型。结果表明,Logistic方程对毛红椿树高拟合程度较好,幂函数对胸径拟合程度较好,抛物线方程对材积生长过程的拟合较好,且均通过了显著性检验。本研究为一定区域内毛红椿人工林树高、胸径、材积的生长预测提供理论参考,同时也为毛红椿人工林定向培育提供现实依据。