Effects of Light Stress on Oxygen Evolution and Photochemical Energy Stor age of Hybrid Poplar Clones Determined by Photoacoustic Technique

The oxygen evolution, thermal dissipation, and photochemical energy storage of three hybrid poplar clones, namely the triploid clone B342, the diploid clone B11 [(Populus alba×P. glandulosa)×(P.tomentosa×P.bolleana)], and the triploid clone B346 [(P.tomentosa×P. bolleana)×(P. alba×P.glandulosa)], under light stress were studied using photoacoustics. The oxygen evolution signal and photochemical energy storage varied negatively with the pretreatment_PFD (photon flux density), whereas the thermal signal varied positively with the pretreatment_PFD. Photochemical energy storage was reallocated to PSⅡ more than to PSⅠ, while the photochemical energy storage in PSⅠ was more stable than that in PSⅡ when subjected to light stress. The inhibitors streptomycin (SM), dithiothreitol (DTT) and sodium fluoride (NaF) could all affect the oxygen evolution signal. Clones B11 and B342 were more resistant to light stress than clone B346.

Drought tolerance in three hybrid poplar clones submitted to different watering regimes

Aims Poplars grownin North Chinamay experience water-deficient periods in their life cycle.The aim of the present paper was to quantify the response of three clones to different watering regimes and to determine whichcloneamongthe three is the best adapted to drought conditions.Methods Three hybrid poplar clones(clone DN-34,R-247 and OP-367)were used in the present experiment.The seedlings of the three clones were grown under four watering regimes:control(well watered,100%field water capacity(FC))and three drought treatments(drought stress I,50%FC;drought stress II,40%FC;drought stress III,30%FC).Changes in morphological,physical and biochemical indicators of the three hybrid poplar clones were investigated.Important Findings Drought treatment(50%,40%and 30%FC)decreased net photosynthetic rate(Pn),transpiration rate(Tr),stomatal conductance(gs),shoot height,total biomass and chlorophyll(Chl)content in all the three clones and it increased activities of antioxidant enzymes and free proline content.The highest values of the above-mentioned morphological and physiological parameters were recorded in clone OP-367 under 30%FC,followed by clone DN-34 and R-247.Relative leaf water content(RWC)and stem diameter(sd)markedly declined in clone R-247 and DN-34 under drought stress I,II and III,whereas RWC and sd declined in clone OP-367 only under drought stress II and III.Clone OP-367 had more RWC and sd than DN-34 and R-247.Only the 30%FC induced an increase in the root-to-shoot ratio(rs)and water use efficiency(WUE)in all the three clones.OP-367 was the most efficient clone in water absorption and use,for plants of the clone had the highest values of rs and WUE.Our data demonstrate that among the three clones,OP-367 was better able to maintain photosynthesis and growth and lower the damage caused by drought.

白杨派杂种无性系植株早期性状变异与选择研究

以30个白杨杂种无性系为材料,测定树高、胸径、树形、叶片、树皮特性等17个指标。方差分析与遗传参数计算结果表明,白杨杂种无性系各指标差异极显著(P<0.001),各指标表型变异系数变化范围为15.63%～57.50%,遗传变异系数变化范围为8.99%～52.57%,重复力高(0.7734～0.9848)。说明白杨杂种无性系各性状存在广泛变异,且这种变异受较强的遗传因素控制。表型相关结果表明,白杨杂种无性系树高、地径、胸径、单株材积和冠幅之间均达显著相关水平,遗传相关系数接近表型相关系数。主成分分析结果显示,白杨杂种无性系14个性状前3个主成分的累积贡献率为84.93%,其中第1主成分为生长量等性状,第2主成分为干形等性状,第3主成分为叶片性状。利用综合评定法对无性系进行评价,当入选率为10%时,无性系BL204、BL206和BL207入选,入选无性系树高、地径、胸径和单株材积的遗传增益分别为27.41%、31.73%、32.90%和102.37%。这些分析结果为下一步选育优良无性系提供了重要的信息和依据。

杨树新杂种无性系生长与材性的联合选择

以青海省西宁市湟水林场9年生10个杨树新杂种无性系为材料，对生长和材性等9个性状进行了方差分析和遗传参数估算。研究结果表明，树高、胸径、材积、Pilodyn值、南向外侧基本密度、整株木材基本密度、纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比在无性系间存在极显著或显著差异。无性系8-25的材积最高，为0．213 m3；8-24的最低，为8-25的14．5％。各性状的重复力在0．711～0．977，其中树高重复力最高，为0．977，纤维长度的最低，为0．711，胸径和材积的均高于0．900。 Pilodyn测定结果与木材密度的相关分析结果表明无性系Pilodyn平均值、南向外侧木材基本密度平均值和整株木材基本密度平均值间存在极显著的相关关系，相关系数为-0．846～0．981。胸径与树高、材积、南向外侧木材基本密度单株间存在极显著和显著的相关关系，相关系数分别为0．852、0．962和0．462。通过对10个无性系生长和材性之间的相关分析，发现杨树新杂种无性系胸径、材积、纤维长与南向外侧整株木材密度显著相关；参试无性系与对照北京杨和青杨比较，杂种无性系都超过青杨对照，有两个超过了北京杨，整株木材密度与对照相近，差异不显著。利用多性状主成分分析，选出8-6、8-16、8-25综合性状表现优良的无性系，其中8-25生长最好，胸径分别是对照青杨、北京杨的1．14、1．61倍，单株材积分别是对照青杨、北京杨的1．80、5．76倍。

水分胁迫下白杨双交杂种无性系苗木生长研究

以白杨双交杂种无性系为材料 ,在水分胁迫条件下 ,对无性系幼苗的生长进行了研究。结果表明 ,水分胁迫对叶片、苗高和生物量生长均产生显著影响。轻度水分胁迫即可使苗木叶面积生长受到抑制 ,随着水分胁迫的加剧 ,叶片速生期有提前的趋势 ,速生期持续时间有延长趋势 ,但受胁迫的苗木绝对生长速率较低 ,没有明显的生长高峰期出现 ,造成单叶面积随水分胁迫的发展而显著减小。水分胁迫对叶面积的影响大于对苗高生长的影响 ,在供水量为 6 0 %时 ,苗高生长才受到明显抑制。根、茎、叶干物质积累以供水量 80 %最为适宜 ,供水量进一步下降 ,各部分干物质积累逐渐受到抑制 ,茎和叶生物量受抑制最明显 ,根生物量受影响相对较小 ,因此随着水分胁迫的发展 ,茎 根比值表现为明显的下降趋势。不同无性系在各生长指标上和各指标随水分胁迫下降幅度上均存在着显著差异。大部分指标间表现为正相关关系 。

白杨派杂种无性系及其亲本光合和生长对盐胁迫的反应

以白杨派单交和双交杂种无性系1年生扦插苗为材料,分析不同盐胁迫条件下无性系的生长及光合系统的反应,并对无性系间的差异进行比较。研究表明:盐胁迫对叶片生长、苗高生长及苗木生物量积累均产生不同程度的影响。随着盐浓度升高,各项生长指标迅速下降,但下降的幅度不同,苗木生物量积累受影响最大。茎叶生长对盐胁迫的敏感性大于根系生长,从而导致根/(茎+叶)生物量随盐胁迫的发展而升高。盐胁迫下4个无性系的净光合速率(Pn)日变化基本上都呈单峰曲线,但随胁迫加强,Pn值迅速降低。盐胁迫下,叶位从幼到老,Pn表现为单峰型变化,中部功能叶Pn值最大,嫩叶和老叶较小,盐胁迫对无性系嫩叶Pn几乎无影响,却显著降低中部功能叶和老叶的Pn值,且随着胁迫时间延长,对叶片Pn的影响加强。盐胁迫降低各无性系的叶绿素含量,且使叶绿素荧光诱导动力学曲线发生明显变化,其参数qN(荧光非光化学猝灭系数)值随盐浓度增加而上升,而qP(荧光光化学猝灭系数)、Fv/Fo(PSⅡ潜在活性)值随盐浓度增加而下降。盐胁迫对双交杂种无性系B430影响最小,单交无性系毛新杨和亲本新疆杨次之,亲本毛白杨对盐胁迫反应最敏感。

造林密度对白杨杂种无性系初期生长性状的影响

在河北威县毛白杨繁育基地,采用完全随机区组试验研究不同造林密度(2500、1667、1111、833、625、500、417株/hm2)对5年生毛白杨杂种无性系S86生长及产量性状的影响,探讨造林密度对生长性状的作用规律。结果表明:造林后4年,造林密度对林分胸径、立木单株材积的影响效用突显出来并达极显著水平,对树高生长的影响仅在造林当年显著,对蓄积量的影响在前5年内的各年均呈显著水平;造林密度与胸径、单株材积的生长存在极显著负相关关系,与蓄积量的生长呈极显著正相关,与树高生长呈显著负相关。造林密度对生长指标连年生长量的影响与造林密度和生长指标有关,一般造林密度超过1111株/hm2时,连年生长量峰值出现较早,速生期持续期较短,低密度林分连年生长量峰值出现较晚;培育短周期S86无性系工业用材林,在造林后2～4年内是林分的快速生长期。

4种杂交杨对土壤水分变化的生态学响应

以田间持水量的100%(T1,对照)、70%(T2)、50%(T3)和30%(T4)为4个水分处理梯度,比较研究了4种不同品系的杂交杨(Populus)——15-29(P.trichocarpa×P.deltoids)、DN-2(P.deltoids×P.nigra)、DN-14274(P.deltoids×P.nigra)和R-270(P.deltoids×P.nigra)在不同水分处理和不同处理阶段对水分亏缺的反应。结果表明,4种杂交杨品系对水分亏缺较敏感,都通过关闭气孔、降低叶面积以有效地调节水分的散失,降低光合速率、蒸腾、水势,增加水分利用效率,改变生物量的分配等一系列生理适应机制以及形态策略,来应对不同程度的水分亏缺,只是不同品系的适应程度不同。在生物量分配上,R-270主要降低叶干重,而其它3个品系的叶、茎和根干重全部降低;随着水分亏缺的加重,15-29和R-270的根冠比增加,根部获得更多的同化物分配,从而有利于水分的吸收,增加其抗旱性。DN-2的碳同位素组成δ13与水分利用效率呈显著正相关(r=0.631,p<0.01)。而R-270的δ13与水分利用效率呈负相关,但不显著,只有在处理T4下呈显著负相关(r=-0.732,p<0.01),表明土壤水分影响了碳同位素的分馏,不同品系相反的结果表明同位素分馏的遗传变异。与T3和T4相比,T1和T2处理的苗木具有较高的生物量、叶面积、光合速率、蒸腾、水势以及气孔导度,说明4个杂交杨品系在充足或适当的灌溉条件下具有较高的生产力。在T3和T4处理下,4个品系表现出不同的生存策略,但生产力均较低,因此在干旱胁迫下很难形成高生产力。与DN-2和DN-14274相比,15-29和R-270对水分胁迫表现出更强的适应性反应,具有较强的抗旱性,可用作防护林品种。

白杨杂种无性系苗期生长与水分交互作用

以白杨双交杂种无性系为材料 ,在水分胁迫条件下 ,对无性系苗高和生物量生长进行了研究 ,并分析了无性系苗高和生物量生长与水分的交互作用。结果表明 ,水分胁迫对苗高和生物量生长产生影响 ,在供水量降低至 60 %时 ,苗高和生物量生长开始受到明显抑制 ,到供水量为 40 %时 ,生长受到严重抑制 ,但抑制的程度因无性系不同而有差异。各无性系的主效应、水分效应和基因型与水分互作效应间均存在显著差异 ,在水分胁迫下 ,各无性系生产力和对水分的适应能力不同。

白杨无性系秋季水分参数与冬季抗寒性指标关系研究

选用7个白杨杂种无性系1年生苗为材料,采用P-V技术于秋季落叶前测定各无性系枝叶水分参数Ψ0π、Ψ1π00、RWC0、ROWC0、mεax,并于冬季不同时期测定了各无性系相对电导率、钾离子渗漏率、SOD酶活性和POD酶活性的动态变化,对无性系抗寒性进行了综合评定。无性系各项生理指标存在一定变化模式,相对电导率、钾离子渗漏率在12月份降至最低,以后逐步提高,无性系间在2月份变异最大;SOD酶活性和POD酶活性在各时期无性系间差异均较大;无性系抗寒能力评价结果表明,从落叶开始,抗寒能力逐渐提高,12月至翌年1月达到最大,2月份又迅速下降,此时无性系间抗寒能力差异也达到最大。将水分参数与抗寒性指标进行相关分析表明,大部分水分参数与冬季不同时期的抗寒性指标存在不同程度的相关性,特别是与春季指标相关更加显著,其中Ψ0π是相关性最为显著的指标,Ψ1π00相关不明显。

三倍体白杨杂种无性系的纤维性状遗传变异研究

以5年生三倍体白杨杂种无性系测定林为研究对象,对三倍体白杨杂种无性系纤维性状的遗传变异及其与生长性状间的相关性进行了研究。结果表明,不同无性系的纤维长度、纤维宽度、纤维粗度及长宽比的差异显著。三倍体白杨杂种无性系的平均纤维长度、平均纤维宽度、平均长宽比以及平均纤维粗度分别为(0.818±0.033)mm、(25.3±0.71)μm、(32.3±1.4)、(112.2±7.4)μg·m-1,比对照毛白杨无性系1319分别提高20.6%、14.0%、5.5%、28.2%。三倍体白杨杂种无性系纤维长度、纤维宽度、长宽比以及纤维粗度的重复力分别为0.89、0.88、0.57、0.87。生长性状与纤维长度、长宽比间呈显著的正相关,而与纤维宽度、纤维粗度呈不显著的正相关,表明选择生长量大的三倍体白杨杂种无性系,可以显著提高其纤维长度和长宽比,而不会显著改变其纤维宽度以及纤维粗度。

光诱导下杂种杨无性系叶角和叶绿体的运动

自然光结合人工光源对几个杂种杨无性系叶片进行处理后 ,对其在两种光环境下 3种叶角 (方位角、方向角、悬挂角 )和叶绿体的运动方式进行了研究。结果发现 :各无性系的叶角运动在晴天比阴天强烈 ,特别是三倍体无性系最为明显。晴天上午 9:0 0～ 1 1 :0 0 ,三倍体无性系 ZH6和 B3 4 6通过方位角运动来避免强光胁迫。各无性系主要通过方向角和悬挂角的变化来调节获得最佳太阳辐射 ,在中午受到强光胁迫时存在明显的“避光运动”。三倍体无性系和某些二倍体无性系在避光运动方式上是不同的 ,三倍体无性系 ZH6和 B3 4 6采用叶片下垂形式 ,而二倍体无性系 B1 1则采用叶片竖立方式。无论是晴天还是阴天 ,植物的节律性运动可能参与了叶角运动。受光胁迫时 ,栅栏组织的叶绿体通过不同的运动排列方式来实现对光辐射的最佳吸收。强光胁迫下叶绿体沿径向细胞壁排列 ,以尽量减少接受过量的太阳辐射。处于弱光条件时 ,叶绿体则充满整个细胞 ,以扩大上太阳辐射的表面积。

光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特性的研究

以气体交换测定结合叶绿素荧光技术对几个杂种杨新无性系在自然光胁迫下的光合生理生态特性进行分析。８月ＣＯ２气体交换测定显示，中午存在明显的光合作用下降现象，同时某些无性系中午的气孔导度也有不同程度下降。叶绿素荧光分析显示，强光胁迫会影响光合作用的原初光化学反应过程，光系统Ⅱ（ＰＳＩＩ）反应中心的最大光化学量子产率，有效光化学量子产率等反映光系统Ⅱ反应中心活性的参数值在中午均比早晨低。与此同时，光系统Ⅱ反应中心的非光化学淬灭上升，他是光系统Ⅱ反应中心的一种自我保护机制。参数（Ｆｍ－Ｆｍｒ）／Ｆｍｒ、１—ｑｐ／ｑＮ和（Ｆ’ｍ－Ｆ）／Ｆ’ｍ可以反映各个无性系发生光抑制的可能性大小。由此计算出的各无性系发生光抑制的可能性排列次序与气体交换法测定的结果是一致的。

杂种杨无性系的光系统Ⅱ放氧活性、光合色素及叶绿体超微结构对光胁迫的响应

用氧电极仪、红外CO2 气体分析仪及叶绿素荧光仪,结合透射电镜技术对几个杂种杨无性系在光胁迫下的光系统Ⅱ活性、光合色素及叶绿体超微结构进行了测定。随着预处理光强的增加,各无性系叶片的净光合速率和光系统Ⅱ放氧活性明显下降。二倍体无性系B1 1的光系统Ⅱ最大光化学效率(Fv/Fm)及实际光化学效率[(Fm′ -F)/Fm′]高于两个三倍体无性系B346和B342。强光下三倍体无性系B346的非光化学淬灭远高于B342和二倍体无性系B1 1。叶绿素含量和光合速率没有明显的线性关系,叶绿素a/b含量在自然光胁迫下存在季节变化,受强光胁迫 2个三倍体无性系的叶绿素a/b增大。预处理光强PFD超过 30 0 0 μmolphotons·m-2 ·s-1 ,各无性系的基粒类囊体片层结构遭到破坏,但二倍体无性系的类囊体片层结构受破坏程度较三倍体无性系轻。叶绿体蛋白合成抑制剂(硫酸链霉素,SM)

不同施肥处理对新无性系076-28杂交杨苗木生长影响的研究

[目的]研究不同施肥处理对扦插苗生长的影响,为提高干旱区扦插苗的质量和加快苗木的培养提供参考。[方法]用完全随机设计方法对林区076-28杂交杨进行了复合肥5种不同施肥量的施肥试验。[结果]不同施肥量处理对076-28杂交杨1、2年生扦插苗的苗高和地径生长有显著的影响。在100g/株的施肥处理时,对苗木生长的影响最大,1、2年生扦插苗的苗高生长都达到最大值,与对照相比都达到极显著差异。[结论]复合肥对1、2年生扦插苗苗高生长都有显著影响,仅对2年生扦插苗地径生长影响显著。

水分胁迫下白杨派双交无性系主要生理过程研究

以白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料，在４种水分胁迫条件下对各无性系生理和生长指标进行分析。结果表明，土壤干旱胁迫对无性系净光合速率（Ｐｎ）、蒸腾速率（Ｔｒ）、气孔导度（Ｇｓ）、叶温与气温差（Ｌｔ）、细胞间ＣＯ２浓度（Ｃｉ）等生理指标均产生显著影响。不同指标对水分胁迫的敏感性不同，无性系间在各项生理指标值及随水分胁迫发展而下降幅度均存在着显著差异。不同水分胁迫条件，影响Ｐｎ的主导因子不同，充足供水时，Ｃｉ是限制Ｐｎ的主导因子，随着水分胁迫的发展，各因子对Ｐｎ的影响均不明显，但供水量继续下降到４０％时Ｇｓ和Ｃｉ成为限制Ｐｎ的主导因子。

白杨双交杂种无性系抗旱性鉴定指标分析

以白杨双交杂种无性系为材料 ,在水分胁迫条件下 ,对无性系生理和生长差异进行研究的基础上 ,建立了抗旱性筛选的指标体系 ,对无性系进行了抗旱性鉴定 ,并对代表干旱适应能力指标及抗旱生产力指标进行了比较分析 ,筛选出了叶片失水率、渗透调节能力、蒸腾速率、净光合速率、苗高和单叶面积 6项指标 。

白杨双交无性系抗旱性鉴定研究

以20个白杨双杂交杂种新无性系为主要试验材料，研究了无性系叶片抗脱水能力，叶片渗透调节能力，水分胁迫下的生长和生理表现，并对无性系抗旱能力进行了综合评价。无性系间在各项指标间存在着显著差异，以苗高、单叶面积、净光合速率、蒸腾速率、叶片失水率和叶片渗透调节能力6项指标作为育种材料抗旱性筛选的综合鉴定指标，并尝试采用加权排序方法对无性系抗旱能力进行鉴定。综合抗旱能力最强的10个无性系为B432，B402，MXZ，B412，3，B435，B450，B430，B437，B406。

水分胁迫对白杨杂种无性系生理和生长的影响

为探索水分胁迫对白杨杂种无性系气体交换和生长的影响，以白杨双杂交杂种新无性系Ｂ４３０苗木为试验材料，在３种水分胁迫条件下，对各无性系生理和生长指标进行了分析。结果表明，在不同水分胁迫下，无性系苗木的Ｐｎ、Ｔｒ、Ｇｓ、Ｌａ、Ｃｉ等日变化模式基本一致，但受胁迫的苗木各生理过程受到明显抑制。各生长指标对水分胁迫的敏感性不同，苗高和单叶叶面积对水分胁迫最敏感，叶片数和生物量的敏感性较差，随着水分胁迫加强，茎／根值迅速提高。

三倍体白杨杂种无性系木材的基本密度与化学成分变异

以河南省郑州市的5年生三倍体白杨杂种无性系测定林为研究对象,对三倍体白杨杂种无性系木材基本密度和化学成分遗传变异、生长性状与木材基本密度以及化学成分间的相关性进行了研究。结果表明,无性系对木材基本密度、苯醇抽出物质量分数、木质素质量分数及综纤维素质量分数的影响均达到了极显著水平。三倍体白杨杂种无性系的平均木材基本密度、平均苯醇抽出物质量分数及平均木质素质量分数分别为325.0 kg/m3、2.13%、19.14%,比对照毛白杨无性系1319分别低10.1%、14.8%、21.7%;平均综纤维素质量分数为83.85%,比对照毛白杨无性系1319高1.3%。木材基本密度和苯醇抽出物、木质素、综纤维素质量分数的重复力分别为0.90、0.71、0.96、0.86。生长性状与木质素质量分数间呈显著的负相关,胸径、材积与综纤维素质量分数呈显著正相关。生长性状与木材基本密度间呈微弱正相关,表明对三倍体白杨杂种无性系进行生长量选择时,木材密度不会显著改变。