攀枝花干热河谷水肥控制对毛红椿(Toona ciliata var.pubescens)苗期的影响

根据攀枝花荒山造林需要,为培育出优质毛红椿壮苗,开展毛红椿幼苗肥水试验,探讨肥水管理对毛紅椿育苗的影响。结果表明:水肥控制对毛紅椿苗期生长有明显的促进作用。毛紅椿幼苗对水肥控制试验组合的反应是不同的。各个水肥控制试验处理间苗高和冠幅差异不显著,而施肥次数和施肥次数与灌水次数间的交互作用苗木地径差异显著,其中施肥次数影响最大,其次为施肥次数与灌水次数间的交互作用,最优组合为施肥.灌水1次·周-1。

不同种源/家系毛红椿连年生长性状变异及早期选择

【目的】对毛红椿种源家系幼林生长性状差异进行研究,筛选早期生长性状优良的毛红椿种源/家系,揭示其地理变异规律,以推进毛红椿遗传改良工作。【方法】以毛红椿5个种源11个家系为研究对象,调查树高、胸径等生长性状,对不同种源/家系生长性状进行遗传变异分析及相关性分析,并利用遗传增益进行优良种源/家系选择。【结果】毛红椿早期生长性状在种源、家系间均存在极显著差异(P<0.01);14号家系(江西宜丰)在树高、胸径、材积等方面表现最好且生长最快,1号家系(安徽泾县)和4号家系(安徽泾县)生长相对较慢,且2号、13号、14号、15号的连年生长量靠前;树高、胸径和材积的变异系数分别为25.39%~32.74%、31.94%~36.55%、80.81%~91.21%,5年生毛红椿测定林的变异系数为材积>胸径>树高,其遗传力分别为0.586~0.894、0.749~0.852、0.643~0.780;相关性分析结果表明,除生长性状与无霜期,5年生枝下高与经度、年均降水量的相关性未达显著外,各生长性状之间相关性达极显著水平(P<0.01),各生长性状与经纬度呈现极显著负相关(P<0.01),与年均气温、年均降水量呈现极显著正相关(P<0.01)。根据主成分分析结果进行综合评价,初步选出3个优良家系(12号、13号、14号),其中14号家系树高、胸径、材积的遗传增益分别为14.94%、16.59%、38.20%。【结论】毛红椿的生长性状在种源和家系间都存在着丰富的遗传变异,在地理上呈现明显的“双向渐变型”。初步筛选的14号(江西宜丰)家系不仅生长优良,且有着较高的遗传增益,可作为推广使用的首选家系,可以为毛红椿选育工作提供基础。

毛红椿生长、心材和材性性状遗传分析及家系选择

[目的]通过研究15年生毛红椿家系试验林的生长、心材和材性性状的遗传变异规律,选择速生且优质的毛红椿优良家系。[方法]以浙江开化县林场的15年生毛红椿家系试验林为材料,测定其树高、胸径、材积、心材率、心材材积和木材基本密度,进行方差、相关和主成分等分析。[结果]毛红椿家系间树高、胸径、材积、心材率、心材材积和木材基本密度等6个生长、心材和材性性状的差异均达极显著水平,并有较高的遗传稳定性,但冠幅和枝下高在家系间差异不显著。表型相关和遗传相关分析表明,毛红椿胸径与心材材积和材积之间呈显著正相关,通过对胸径的选择能间接实现对材积和心材材积的选择。主成分分析结果显示,材积、心材材积、胸径、树高和心材率等5个性状代表了毛红椿的品质和经济性状,对前两个主成分PC1和PC2的贡献率较高。通过构建材积、心材率、心材材积和木材基本密度等4个性状的综合指数选择方程,对毛红椿所有家系进行综合评价,选出了2个符合改良条件的优良家系,其材积、心材率、心材材积和木材基本密度获得的平均遗传增益分别为:52.84%、0.49%、66.23%和2.13%。[结论]毛红椿育种目标应重点围绕生长和心材性状,而冠幅和枝下高遗传力较小且家系间差异不显著,不适宜作为遗传改良的目标。

接种丛枝菌根真菌对毛红椿幼苗生长及抗旱性的影响

为探究接种丛枝菌根真菌(AMF)促进毛红椿幼苗抗旱性机制,以毛红椿幼苗为材料,探究接种AMF对毛红椿幼苗在正常浇水(NW)、轻度干旱胁迫(LS)、中度干旱胁迫(MS)和重度干旱胁迫(SS)处理下的生长和光合生理影响。结果表明:在干旱胁迫下,毛红椿幼苗生长和生理均受到不同程度抑制,但接种AMF可缓解干旱胁迫对苗木生长的抑制,显著促进毛红椿幼苗苗高和地径的生长(P<0.05)。接种AMF与对照(CK)的毛红椿幼苗叶片除气孔导度(G_(s))在中度干旱胁迫下差异不显著外,G_(s)在另外3个干旱胁迫处理下及蒸腾速率(T_(r))、胞间二氧化碳浓度(C_(i))、净光合速率(P_(n))在4个干旱胁迫处理下均达到显著差异(P<0.05)。在重度干旱胁迫下,接种AMF毛红椿幼苗叶片的脯氨酸(Pro)含量较CK提高了26.45%,其可溶性蛋白(Sp)含量与CK存在显著差异(P<0.05)。干旱胁迫下,与CK相比,接种AMF毛红椿幼苗叶片的丙二醛(MDA)含量较低,而超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性较高。由相关性分析可知,接种幼苗的内含物(Ss、Sp、Pro)与抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性之间均存在极显著正相关(P<0.01,P<0.001),光合指标除C_(i)外,其余光合指标(P_(n)、G_(s)、T_(r))与生长指标(GH、GD)均存在正相关。接种AMF能够通过提高毛红椿幼苗叶片的光合能力及渗透调节能力以增强其抗旱性,促进毛红椿幼苗生长,有效提高毛红椿幼苗对干旱胁迫的适应性。

毛红椿播种苗苗期生长规律研究

为了解毛红椿播种苗苗期生长规律,收集了福建省国有来舟林业试验场15株毛红椿优树种子,开展了苗期苗高和地径定期观测,采用不同数学模型拟合苗高和地径生长方程,并优选出苗期生长理想的优树。结果表明:(1)毛红椿苗木苗高和地径速生期均出现在8、9和10月。(2)毛红椿苗期苗高和地径在生长过程中均表现为“S”形,Logistic方程拟合苗高和地径效果最为理想,苗高生长方程为y=97.99/1+e 3.920-0.038 t,地径生长方程为y=12.833/1+e 1.296-0.015 t。(3)所选育的优良单株1号、8号和14号1年生苗木生长良好,可为今后毛红椿林业生产提供良好种源。

毛红椿种子性状的种源差异及综合评价

为揭示毛红椿种子性状的地理变异规律,测定了毛红椿6个种源的种子表型、种子品质及其内含物含量等14个指标,研究种子性状的种源差异,并通过主成分法及聚类法对种子性状进行综合评价。除种子长和淀粉含量外,不同种源种子的其他性状差异均达极显著水平(P<0.01),种子性状变异系数的范围为6.09%~26.99%,其中种子表型特征变异系数平均值最小(7.93%)。江西宜丰种源的种子千粒重(7.81 g)显著高于其他种源,发芽率(81.93%)最高。种子千粒重与发芽率、可溶性糖含量及非结构性碳水化合物含量之间呈极显著正相关(P<0.01),说明毛红椿种子的重量与其所含的内含物的含量有关。种子性状的主成分分析结果表明,特征根大于1的主成分有3个,其贡献率分别为43.82%、32.48%、15.01%,累计贡献率达91.31%。聚类分析将6个种源分为3个类群,第Ⅰ类群是江西宜丰种源,为高千粒重、高可溶性糖和高非结构性碳水化合物类群;第Ⅱ类群是江西龙南种源;第Ⅲ类为江西茅坪、福建南平、浙江富阳和湖北恩施种源。整体来说,毛红椿种子性状在种源间具有较强的遗传改良潜力,种子表型特征比种子品质和内含物更稳定。江西宜丰种源更具良种优势,今后可作为潜在优良种源加以培育。

毛红椿TcNAC2基因克隆及在干旱胁迫下的表达分析

【目的】NAC转录因子是超大转录因子家族之一,在植物中广泛存在且为植物所特有,参与调控植物生长发育及胁迫响应过程。旨在研究NAC转录因子在毛红椿发育及受到干旱胁迫过程中的功能。【方法】以毛红椿(Toona ciliata var.pubescens)成年树及一年生实生苗为试验材料,克隆毛红椿NAC类转录因子基因TcNAC2,并对其进行生物信息学分析和表达分析。【结果】(1)TcNAC2基因编码完整的开放阅读框561 bp,编码186个氨基酸。TcNAC2蛋白质理论等电点为9.66,脂肪系数为64.57,分子量大小为21.61813 ku。(2)TcNAC2与克里曼丁橘、甜橙、芒果和阿月浑子相应同源蛋白亲缘关系较近,预测其为亲水性蛋白。二级结构主要为无规则卷曲,占63.44%。(3)qRT-PCR分析表明,TcNAC2基因在毛红椿根、茎、叶、叶芽和叶柄组织中均有表达,在毛红椿根中表达量最高,具有组织表达特异性,推测其参与调控根发育。干旱胁迫试验设置4种土壤水分梯度:80%(无胁迫)、60%(轻度胁迫)、40%(中度胁迫)、20%(重度胁迫),结果表明,TcNAC2基因在毛红椿受到重度胁迫时表达量最高,在无胁迫时几乎不表达。【结论】推测TcNAC2基因对毛红椿的抗旱性起正向调控作用,为TcNAC2基因的生物学特性研究提供理论依据。

毛红椿根扦插育苗影响因素分析

采用L9(34)正交试验设计,就毛红椿根扦插育苗开展不同基质、根年龄、激素处理时间、扦插季节试验,研究其各因素对毛红椿根扦插的成活率、平均发根数、平均根长、苗高的影响。结果表明:基质、根年龄、激素处理时间、扦插季节对毛红椿根扦插育苗的成活率、平均发根数、平均根长、苗高的影响效应存在显著或极显著的差异;毛红椿根扦插育苗最佳组合是A3B2C1D3,即在春季3月份,采用黄心土∶细沙=1∶1为扦插基质,2年生的根为插穗,用ABT1号生根粉处理5s的毛红椿根扦插成活率、平均发根数、平均根长、苗高等各项指标均最好,分别达95.1%、25条、11.1 cm、7.8 cm,分别比平均值高出64.14%、55.18%、94.06%、59.18%。

毛红椿种实和苗期生长性状地理种源变异

为系统揭示毛红椿种实和苗期生长性状地理种源变异规律,对其天然分布区内的13个种源果质量、果长等11个表型性状和苗高、地径等2个生长性状进行分析。结果表明:毛红椿种实表型性状在种源间的差异达到极显著水平,13个种源中,来自分布区南部和西部种源的果实和种子性状大小明显高于分布区北部和东部种源。无霜期和海拔是影响毛红椿种实大小的主要因素。毛红椿的苗高和地径在不同种源间有显著差异,且受中等以上遗传力控制。毛红椿种源的地径生长与产地纬度呈极显著的负相关,种源地径的变异模式为纬度渐变型。以苗高为标准对毛红椿优良种源进行初选,可初选出浙江遂昌、湖南新宁、江西赣州、安徽黄山、福建南靖等5个优良种源。

毛红椿光合及水分生理生态特性

研究了毛红椿在不同光合有效辐射(PAR)强度及不同CO2浓度(CCO2)范围内叶片光合及水分生理生态参数的变化特征。结果表明:①当大气CO2浓度为400μmol.mol-1时,毛红椿叶片净光合速率(Pn)与光合有效辐射(PAR)之间的回归方程为Pn=-7×10-6 PAR2+0.021 5PAR-0.570 4,相关系数为0.925 4(n=64);光饱和点、补偿点及表观量子效率分别为1 535.7μmol.m-2s-1、53.53μmol.m-2s-1、0.034 8;叶片蒸腾速率(Tr)与PAR间的回归方程为Tr=0.004 1 PAR+3.078 2,相关系数(r)为0.825 7;叶片水分利用效率(WUE)和PAR之间的回归方程为WUE=-2×10-6 PAR2+0.004 4 PAR+0.054 5,相关系数为0.731 1(n=64);②在1 200μmol.m-2s-1 PAR条件下,Pn与CCO2之间的回归方程为Pn=-1×10-5 CCO22+0.046 6 CCO2-4.43,相关系数为0.984 9(n=45),CO2饱和点、补偿点、羧化速率分别为2 330.0μmol.mol-1、101.17μmol.mol-1、0.041 7;Tr随CCO2增强,呈线性上升趋势,但二者关系并不明显。WUE与CCO2之间的回归方程为:WUE=-3×10-6 CCO22+0.007 8 CCO2-0.650 9,r=0.971 6(n=45)。

基于MaxEnt模型的毛红椿全球潜在适生区分布及其特征预测研究

应用最大熵模型(MaxEnt)预测毛红椿(Toona ciliata var.pubescens)在全球的潜在适宜分布区,分析影响其分布的关键生物气候因子,结果显示:整体上毛红椿全球潜在生态地理分布格局呈连续状,但在高分布区则呈斑块状分隔;造成这种地理分布的主导因子依次是最热季度平均降雨量494.79~1 504 mm、温度变化方差2 362.88~9 986.69和最冷月份最低温-10.35~10.44。毛红椿在我国的分布区连续性优于国外,其中最适的2个主要分布区分别为安徽和浙江的东南部,以及江西南部、福建和广东;国内基本与现有遗传性状较高的研究区域重合,宜列入优先保护的重点区域深入研究。

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。

毛红椿优树自由授粉子代幼林生长表现

对来自3个省的52个毛红椿Toona ciliata var.pubescens家系在浙江开化进行了造林试验。3年生幼林的生长结果表明,毛红椿的树高、胸径、分枝数和分枝高度等4个性状在家系间均存在极显著差异;树高、胸径、分枝数和分枝高度等4个生长性状在不同重复间表现出极显著差异;毛红椿幼林期树高和胸径2个性状具有中等以上的遗传力,而分枝数和分枝高度等2个生长性状遗传力相对较低。以树高和胸径为选择性状,选择出65号、31号、10号、9号、80号、27号、18号和19号等8个在幼林期表现较为优异的家系。

红椿与毛红椿半同胞家系早期选择研究

【目的】选择出适宜于川中丘陵区的红椿及毛红椿优良家系,为速生珍贵用材树种造林提供优良家系。【方法】对来自4个省的18个红椿与毛红椿家系,采用随机区组设计,在四川蓬溪开展了造林对比试验。通过对不同家系3年生胸径、树高和单株材积进行分析比较,开展了优良家系的早期选择。【结果】造林3 a的结果表明:18个半同胞家系的胸径、树高、单株材积在家系间均存在极显著差异,3个生长性状的遗传力均在0.85以上;18个家系中,以SC-307生长最好,胸径、树高、单株材积分别为7.65 cm、6.52 m和0.0160 m^3,遗传增益分别为49.76%、31.96%和139.53%,变异系数均在15%以内,家系生长均匀一致;其次是SC-214和SC-361家系,胸径分别为7.23和7.18 cm,树高分别为6.27和5.81 m,单株材积分别为0.0139和0.0127 m^3,胸径、树高和单株材积的遗传增益分别在40%、19%和90%以上,平均变异系数小于15%,家系总体生长较为均匀一致。【结论】以3年生胸径、树高和单株材积生长为依据,选择出SC-347、SC-214和SC-3613个来源于四川种源的优良家系,造林3 a的平均胸径、树高、单株材积分别为7.35 cm、6.20 m和0.0142 m^3,年均胸径生长量在2.39 cm以上,平均遗传增益分别为44.41%、26.25%和113.62%,生长优势显著,遗传增益高,通过进一步的观测和比较,可为川中丘陵区红椿及毛红椿造林提供优良的家系。

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。

毛红椿不同家系磷素利用特性的研究

利用8个对土壤磷素敏感程度各异的毛红椿家系,设置4个磷素水平的土培盆栽试验,研究其不同磷素水平下的磷素利用特性。结果表明:毛红椿对于磷素环境极为敏感,参试的8个家系在少量施磷肥后其干物质积累量比天然红壤基质环境下增长3～19倍。毛红椿不同家系干物质积累量在不同磷素水平下差异巨大,在低磷胁迫下生长最好的家系其干物质积累量是生长最差家系的7倍左右,在高磷水平下生长最好的家系是最差家系的2.6倍左右。磷素吸收量是造成毛红椿家系在不同磷素环境下生长差异的主要原因。相关分析表明:毛红椿家系干物质积累量与苗高和地径、根长、根体积、根表面积、须根数等参数呈显著正相关。初步确定根长、根表面积、根体积、须根数作为耐低磷型优良家系的特异性指标。

毛红椿混交树种选择及其幼龄林生长效应

为探索适合南方林区瘠薄土壤的毛红椿混交改造模式,对改造后的毛红椿纯林(CK)及无患子×毛红椿(SsT)、观光木×毛红椿(MoT)、火力楠×毛红椿(MmT)和壳菜果×毛红椿(MlT)混交改造林进行1~8 a的生长调查,分析比较其林分结构、林地土壤和毛红椿的年生长动态及其生长差异。结果表明:混交改造后,林分结构趋于复杂,林地土壤得到不同程度地改良,改良效果为MoT>MmT>MlT>CK>SsT。不同混交改造林林分幼龄期(4~8 a)的毛红椿生长有不同程度的差异,其胸径和树高生长基本呈“快-慢”的变化趋势,且表现为树高的生长节律优先,MoT和MmT混交改造林分尤为明显。毛红椿早期耐阴,约在4 a后,混交改造对林分郁闭度产生影响,从而形成较合理的时空格局,并有利于毛红椿大径级材的培育。与CK相比,不同混交改造林分的毛红椿生长有促进、抑制性可能、后期抑制3个层次的生长效应,且随林龄增长均保持一致。其中,MoT和MmT混交改造林分对毛红椿的促进生长效应优,8 a林龄毛红椿的平均胸径、平均树高、单株材积分别比CK提高了19.8%、22.1%、71.8%和25.7%、20.2%、85.1%;抑制性可能层次为SsT混交改造林分,毛红椿的生长均低于CK,其平均胸径、平均树高和单株材积分别较CK低5.9%、15.4%和24.8%;后期抑制层次的是MlT混交改造林分,造林后的前期(1~4 a)保持CK的正常生长速度,5~8 a生长最慢,混交效果极差。

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。

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。