樟树组织培养技术研究进展

樟树是我国重要香原料树种之一,运用极其广泛,樟树工业原料林建设的种苗繁育很关键,除常规有性繁殖和无性繁殖外,国内科研人员对樟树的组织培养已经进行了不少探索。从外植体的选取、初芽诱导培养、增殖培养、生根培养以及移栽炼苗等方面的研究现状进行概述,旨在为快速建立樟树稳定、高效组培繁殖体系提供技术参考,同时为开发樟树利用价值及产业化发展奠定基础。

不同密度樟树幼林生物量和碳密度研究

对不同造林密度(625株/hm^2、1 111株/hm^2、1 667株/hm^2、2 500株/hm^2)下樟树7年生人工幼林生物量和碳密度进行研究,探讨樟树人工林营建适宜造林密度和幼林间伐强度。结果表明:4种不同密度下樟树幼林生物量及主干生物量随造林密度的增大先增加后减小,均在1111株/hm^2密度下最大,分别为24.91t/hm^2和9.24t/hm^2。四种不同密度下樟树幼林各器官生物量分布格局均为树干>树根>树枝>树叶,树干生物量占比在35.43%~45.83%。随着造林密度的增大,乔木层碳密度呈先增大后减小的趋势,造林密度为1111株/hm^2的林分乔木层碳密度最大。不同密度樟树幼林0~100cm层土壤碳密度在65.28~93.94 t/hm^2,林分总碳密度在70.05~101.61t/hm^2,随着林分密度的增大,林分碳密度呈下降趋势,密度为625株/hm^2的林分和1 111株/hm^2的林分碳密度差异较小,但远高于密度为1 667株/hm^2的林分和2 500株/hm^2的林分。综合从生物量积累和碳汇功能来考虑,樟树人工林培育适宜造林密度为1 111株/hm^2,也可在适当密植的林分基础上7年林龄前间伐为1 111株/hm^2左右。

樟树剩余物制备重组木工艺与性能研究

利用新型重组木技术研究樟树剩余物制备重组木的工艺,实现樟树剩余物的资源化利用。以樟树木材加工、修剪、提取精油后产生的枝桠剩余物为原料,制备纤维化木束,经浸胶、干燥、组坯、热压后压制出不同密度的樟木重组木复合材料,并研究其静曲强度、弹性模量、剪切强度、抗压强度、吸水厚度膨胀率等基本性能随复合材料密度变化的情况。结果表明:采用该工艺压制的樟树重组木尺寸稳定性强,各项物理与力学性能优异。随着重组材料密度的增加,材料的厚度膨胀率与宽度膨胀率下降,静曲强度与弹性模量、剪切强度以及抗压强度增加,材料性能的增加趋势随着密度增加逐步放缓。因此,为节约成本,在保证樟树重组木基本性能的前提下,生产中尽可能降低材料密度,以达到兼顾实用与成本控制的目标。

樟树3种化学类型不同部位生物量结构的研究

通过气相色谱仪将樟树分为油樟、脑樟、异樟3种化学类型,每种化学类型随机取10棵5年生样株,每样株分为叶片、当年生枝(新枝)、老枝、树杆、主根、侧根6个部位,测定其生长量和生物量。结果表明:樟树3种化学型间,树高、地径平均生长量差异不显著;平均冠幅差异显著,其中油樟、脑樟为宽冠型,异樟为窄冠型。3种化学类型间总生物量差异不显著。3种化学类型及其个体间、部位间生物量差异均达到极显著水平,以生物量为指标对个体进行选择效果显著。樟树3个化学类型6个部位生物量总体构成是:叶片占27.3%,新枝和老枝均占10.3%,树杆占23.7%,主根占19.0%,侧根占9.0%。而3种化学类型内各部位生物量构成则存在较大差异。其中,油樟各部位生物量分别为28%,10%,11%,24%,18%和9%,叶片生物量最大,其次为树杆和主根,认为油樟适合于培育叶用林和材用林;脑樟各部位生物量分别为28%,11%,10%,20%,21%和9%,叶片生物量最大,主根生物量其次,是3种化学型中主根生物量及其所占比例最高的化学型,说明脑樟适于培育叶用林和根用林,用于提取叶和根部精油;异樟各部位生物量分别为26%,10%,10%,27%,18%和9%,树杆生物量最高,是3种化学型中所占比例最高的类型,说明异樟是理想的培育用材型。这一研究结果为樟树3种化学类型培育方向的确定提供了重要参考依据。

樟树1949—2015年的研究历程与进展

采用文献计量学的方法,统计1949~2015年间《中国期刊全文数据库》中发表的樟树研究文献1 306篇,并对文献的数量、年代分布及研究主题进行系统的分析,以展示我国樟树的研究现状、科研水平及科技成果。

基于网格尺度的保山市中心城区生态安全评价研究

以保山市中心城区为研究对象,基于划分的生态评价网格,应用分离度指数(LDI)、最大斑块占比(LPI)和香浓多样性指数(SHDI)分析保山市中心城区景观格局特征,从景观格局指数和生态安全评价模型对2001-2019年保山市中心城区进行生态安全研究。结果表明:2001-2019年,保山市中心城区景观破碎化程度呈上升趋势,在研究区东部表现最为明显;研究区中部和南部的优势斑块受到外界持续干扰,最大斑块面积持续减小;城市化进程中,研究区土地利用越来越丰富,各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布,主要表现为生产空间逐渐转为生活空间。研究区生态安全属性持续降低:其中Ⅱ级生态安全区面积减少最多,净减少15 261.73 hm^(2);Ⅲ级生态安全区面积增加最多,净增加9 439.52 hm^(2);生态安全在Ⅴ级以下主要分布在研究区西部,由西部逐渐向东部、南部和北部扩散,表现出由单一团状向多团状趋势发展。研究区在2019年首次出现生态安全状态重警区域,说明该区域内部生态系统结构发展极不合理,生态系统服务功能退化严重。

樟树5种化学类型叶片转录组分析

樟树(Cinnamomum camphora)是樟科植物的一个代表种,具有材用、药用、香料、油用和生态环境建设等多种用途。叶精油中富含利用价值极高的樟脑、芳樟醇、1,8-桉叶油素、异-橙花叔醇和右旋龙脑等萜类化合物。依据叶精油中主要成分的种类和含量,可将樟树划分为脑樟、芳樟、油樟、异樟、龙脑樟5种化学类型。文章采用Illumina HiSeq?2000高通量测序技术,对5种化学类型叶片转录组进行测序,对测序得到的所有Unigene进行GO(Gene Ontology)、COG(Clusters of Orthologous Groups)和KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)分类,给出功能注释和Pathway注释,并预测Unigene蛋白编码区(Coding sequence,CDS)。De novo组装共获得156 278个Unigene,序列平均长度584 bp,N50(覆盖50%所有核苷酸的最大Unigene长度)为1 023bp。通过与其他核酸、蛋白数据库的Blast搜索比对,共有55 955条Unigene获得了基因注释,占所有Unigene的35.80%。其中,有24 717条Unigene得到GO注释,有21 806条Unigene得到COG注释。KEGG pathways分析结果表明,共有3 350条基因(10.19%)注释到次生代谢生物合成途径,其中参与单萜、二萜、倍半萜和萜类骨架合成的Unigene有424个。在单萜合成的代谢通路中,有9条Unigene可能编码芳樟醇合成酶基因,且表达分析结果显示,芳樟醇合成酶基因在芳樟化学类型中优势表达,在油樟化学类型中表达水平较低。这些注释信息的完成为樟树功能基因及相关候选基因的发掘提供了基础数据和重要依据。

樟树油樟、脑樟和异樟化学型的叶精油成分及含量分析

于3月和5月分两次重复采集樟树油樟、脑樟和异樟3个化学型、每个化学型采集10棵样株的叶样;用水蒸气蒸馏法提取每棵样株的叶精油,从每棵样株精油中吸取等量精油,组成该化学型的混合样;用气相色谱-质谱联用技术,对每个化学型的叶精油成分进行分离鉴定;采用峰面积归一法确定各成分的相对含量。结果表明:(1)不同采样时间(3月样为老叶,5月样为新叶),同一化学型精油成分种类及其含量基本一致。(2)不同化学型之间,精油成分种类差异显著。油樟精油成分有51种,已鉴定出39种;脑樟精油成分有54种,已鉴定出47种;异樟精油成分有54种,已鉴定出40种。在已鉴定的成分中,3个化学型鉴定出的不同成分共有73种。其中3个化学型共有的成分有16种;油樟与脑樟共有的成分有9种;异樟与脑樟共有的成分有7种;油樟和异樟共有的成分有5种。油樟特有成分有9种;脑樟特有成分有12种;异樟特有成分有12种。(3)精油中主成分及其含量差异显著。油樟叶精油中含量大于1%的成分有8种;含量大于10%的成分有2种,即桉叶油醇和β-水芹烯;主成分桉叶油醇,两次试样的含量分别为53.38%和50.80%。脑樟精油中含量大于1%的成分有9种,含量大于10%的成分有1种,即樟脑,其含量两次试样分别为65.21%和73.40%,为绝对主导成分。异樟叶精油中含量大于1%的成分有9种;含量大于10%的成分有4种,其含量两次试样分别为:异-橙花叔醇为26.02%和29.21%,桉叶油醇为17.66%和18.05%,三甲基-2-丁烯酸环丁酯为13.90%和16.01%,异丁香酚甲醚为13.66%和12.07%,即异樟叶精油中没有占绝对主导的成分。

樟树全基因组调查

樟树是我国特有的珍贵用材和经济树种,富含多糖多酚、萜类等次生代谢物质,是香精香料、油脂化工和医药等的重要原料树种。本研究采用高通量测序技术(Illumina HiseqTM2000)首次测定了樟树基因组大小,并利用生物信息方法估计樟树杂合率、重复序列情况和GC含量等基因组信息,为全基因组测序策略的选择提供依据。主要结论如下:(1)樟树基因组大小粗略估计为760 Mb左右;(2)樟树基因组有较高的杂合率和一定的重复,杂合率约为0.65%;(3)由于樟树杂合率较高,全基因组鸟枪法策略不适合该基因组测序分析,可尝试使用BAC-to-BAC策略或fosmid策略,有利于樟树基因组的序列拼接和组装。

牛樟叶精油化学成分分析及类型划分研究

从5年生实生牛樟植株上采集叶样,水蒸汽蒸馏法提取牛樟叶挥发性精油,采用GC-MS技术对叶精油中的化学成分进行定性、定量分析。按叶精油中第一主成分进行化学类型划分,牛樟可初步划分为4种类型:桉叶油素型、异橙花叔醇型、芳樟醇型和肉豆蔻醛型。不同化学类型叶精油化学成分组成及得率均存在较大差异,异橙花叔醇型牛樟叶精油中特有化学成分共13种,桉叶油素型牛樟叶精油中特有化学成分共2种,芳樟醇型牛樟叶精油中特有化学成分共2种,肉豆蔻醛型牛樟叶精油中特有化学成分为1种,4种化学类型精油中所共有的化学成分共12种。叶精油中第一主成分平均含量大小依次排序为:芳樟醇型(68.71%)、桉叶油素型(57.38%)、异橙花叔醇型(37.91%)、肉豆蔻醛型(33.75%);4种化学类型叶精油平均得率大小依次排序为:桉叶油素型(1.28%)、异橙花叔醇型(0.19%)、芳樟醇型(0.04%)、肉豆蔻醛型(0.01%)。牛樟中的桉叶油素型与樟树中的油樟类型相似,牛樟的异橙花叔醇型与樟树的异樟类型相似,牛樟的芳樟醇型与樟树的芳樟类型相似。不同的是,牛樟有一种肉豆蔻醛型化学类型,而樟树有龙脑樟和脑樟类型。但总体而言,牛樟与樟树相似化学类型叶中的精油含量,前者普遍低于后者。

脑樟不同部位精油成分及其含量变化研究

【目的】研究脑樟不同部位精油成分及其相对含量的变化规律,为脑樟精油原料利用部位的选择和经营管理提供重要依据。【方法】采用水蒸汽蒸馏法分别提取脑樟不同部位(叶、新枝、老枝、树干、主根及侧根)的精油,并采用GC-MS联用技术测定各部位精油成分及其相对含量。【结果】脑樟叶、新枝、老枝、树干、主根及侧根的平均得油率分别为1.86%,0.41%,0.36%,0.45%,2.23%和2.11%,从脑樟6个不同部位精油中共鉴定出60种化合物,其中叶、新枝、老枝、树干、主根及侧根精油中分别鉴定出46,43,44,29,25和25种化合物,已鉴定的成分分别占相应总组分的90.48%,89.44%,89.70%,95.27%,89.91%和88.21%。6个不同部位精油中相对含量大于1%的成分分别有9,11,11,9,4和3种,占相应总组分的82.85%,81.45%,79.35%,87.35%,84.11%和82.40%;相对含量大于5%的典型性成分有樟脑、1,8-桉叶油素和黄樟油素3种,这3种典型性成分相对含量在空间的分布呈两端(叶、根)少、中间(树干)多的变化趋势;此外,3种典型性成分的相对含量在6个部位中的分布格局也不同;从形态学上端到下端,樟脑相对含量呈由高到低的变化规律;黄樟油素相对含量与樟脑完全相反;1,8-桉叶油素则呈两头(叶和根)低、中间高的变化规律。【结论】脑樟6个不同部位精油中共有成分有17种,特有成分叶3种,老枝2种,树干3种,而新枝、主根及侧根中均未发现特有成分。

樟树NBS-LRR类抗病基因家族分析与CcRNL基因克隆

樟树(Cinnamomum camphora L.Presl.)是自然界中较少受病原体侵害的优良抗性种质资源。利用生物信息的方法对樟树叶组织转录组数据中NBS类抗病基因进行了鉴定,对其编码的假定蛋白的理化性质、保守基序及系统发生关系等进行分析。结果表明,在樟树叶组织转录组中共找到28个具有完整编码框的NBS类抗病基因,大小在2 118-3 378 bp之间,编码蛋白等电点在5.35-9.03之间;在NBS区域内鉴定获得8个保守motifs,系统发育树将28个成员分为5个亚组。通过PCR法克隆获得2个RNL类抗病基因全长,分别命名为CcRNL1和CcRNL2,在氨基酸序列水平二者相似性为71%,在多肽N端都具有RPW8-like保守序列,暗示它们可能具有拟南芥RPW8基因所具有的广谱抗白粉病功能。采集感白粉病和正常樟树幼叶进行表达分析,结果显示CcRNL1可被樟树白粉病菌诱导表达,推测其可能参与了响应白粉病菌胁迫反应过程。

响应面法优化樟树叶精油水蒸汽蒸馏提取工艺

采用单因素试验方法、3因素3水平响应面分析方法,对影响水蒸汽蒸馏法提取樟树叶精油的提取时间、水料比、提取功率3个关键因素进行了优化试验。结果表明:优化提取条件为提取时间65 min,水料比12.495∶1,提取功率1 194 W。在此条件下,2月份和5月份两次采集的叶样,其叶精油提取率分别为1.427%和2.139%。

天然右旋龙脑精制工艺研究

以石油醚溶剂进行天然龙脑的精制,研究固液比、溶解温度、结晶温度对精制效果的影响。结果表明,较优的工艺条件是:固液质量比1∶1,溶解温度70℃,结晶温度5℃,产品收率可达70.90%,天然龙脑含量98.03%。各因素对龙脑精制得率影响顺序是:固液质量比>溶解温度>结晶温度。

3种化学类型樟树的生长与精油含量相关分析

以江西省林业科学院樟树基因库中油樟、脑樟、异樟3种化学类型的5年生植株为材料,研究了3种化学类型樟树的精油含量与其生长性状、各部位生物量之间的线性相关关系。结果表明,3种化学类型各部位精油含量与生长性状的相关性比较复杂:油樟叶片、树干和侧根的精油含量与地径呈显著正相关,脑樟各部位精油含量与生长性状相关性不显著,异樟新枝、老枝和侧根的精油含量与树高、地径显著或极显著正相关。3种化学类型各部位精油含量与生物量之间也存在复杂的相关关系:油樟6个部位精油含量与叶片、新枝、老枝的生物量显著相关,脑樟6个部位精油含量与生物量相关均不显著,而异樟新枝、老枝、主根和侧根4个部位的精油含量与生物量显著相关。研究结果可为3种化学类型樟树资源的高效栽培利用提供帮助。

异樟叶精油及其主成分含量的动态变化研究

为提高异樟叶精油及其主成分的利用率,确定最佳采收期,对不同生长月份的异樟叶精油及其主成分含量进行检测和动态变化规律分析。结果表明:不同生长月份间的异樟叶平均含油量差异极显著,变化规律为3—9月逐渐增加,9月异樟叶平均含油量最高,9月后至下一个生长期到来之前的1月,异樟叶平均含油量呈下降的趋势,9月为最佳采收期;叶精油9种主成分中匙叶桉油烯醇和石竹烯氧化物2种主成分相对含量在不同月份差异没有统计学意义,异–橙花叔醇、1,8–桉叶油醇、α–松油醇、甲基丁香酚、异丁香酚甲醚、桧稀和三甲基–2–丁烯酸环丁酯7种主成分相对含量不同月份间存在极显著差异,若分别以这7种主成分相对含量为目标对采收期进行选择,异–橙花叔醇的采收期为5—7月,三甲基–2–丁烯酸环丁酯的采收期为11月,1,8–桉叶油醇的采收期为1月,异丁香酚甲醚的采收期为3月,α–松油醇的采收期为5月,甲基丁香酚和桧烯的采收期分别为1月和3月。

樟树不同组织总RNA提取方法比较及RT-PCR检测

采用Invitrogen Total RNA Purification Kit直接提取法,Trizol试剂盒法和本实验室改良的CTAB法,分别提取樟树不同组织(根、茎、叶和花)的总RNA,并对提取效果进行了检测和比较分析。结果表明:(1)采用本实验室改良的CTAB法提取的RNA完整性好,无杂质污染且得率高,稳定性好,可满足半定量RT-PCR等试验需要;而Invitrogen Total RNA Purification Kit直接提取法和Trizol试剂盒法提取的樟树不同组织总RNA,结果均不理想,存在RNA 28S rRNA谱带模糊不清、有DNA污染、降解严重和得率低等问题,这两种方法均不适用于樟树不同组织RNA的提取。(2)樟树不同组织总RNA提取的得率不同,其中叶片的总RNA得率最高,达到782.34 mg/kg;茎的得率最低,为514.33 mg/kg。(3)以Actin作为内参基因,对樟树根、茎、叶和花中的Fad2基因片段进行半定量RT-PCR检测,结果表明,Fad2基因片段在樟树叶片中的表达量相对较高,而在花中的表达量较低。

中幼龄闽楠生长及生物量分配特征研究

对不同造林地不同林龄的闽楠生长及生物量分配特征进行研究,研究结果表明:随着树龄的增大,闽楠叶生物量显著增大,但占总生物量的比例显著下降;闽楠主干生物量占总生物量的比例随着树龄的增长而显著上升,造林26a后,树干生物量比例占62.8%;闽楠根生物量随着树龄的增大显著上升,但占总生物量的比例反而显著下降,这些数据说明闽楠生物量累积优势不断转向地上部分。闽楠在整个生长过程前8a叶、枝、根生长速度及总生物量积累速度均比8~26a快,但干的生物量积累则是在8~26a速度加快,本研究的结论表明闽楠是适合培养大径材的珍贵用材树种,其径材培育周期远超过26a,研究结果可为闽楠人工林高效培育与经营管理提供理论依据。

基于DRIS法的樟树人工林营养诊断

【目的】开展基于诊断施肥综合法(DRIS)的樟树人工林营养诊断,为培育高效樟树人工林提供参考依据。【方法】依据DRIS图解法求得樟树叶片各营养元素诊断参数最适比范围及低产组需肥紧迫程度排序,依据DRIS指数法求得各样地樟树需肥紧迫程度排序及养分不平衡指数(NII),初步制定樟树营养元素DRIS指数分级标准。【结果】樟树人工林营养诊断的各营养元素比最适范围:氮/磷为3.795~5.689,钾/磷为1.761~2.405,钾/氮为0.396~0.510,氮/钙为0.677~0.856,镁/氮为1.022~1.306,钙/磷为5.255~7.167,镁/磷为4.516~6.222,钾/钙为0.305~0.373,镁/钾为2.371~2.819,镁/钙为0.788~0.957。根据低产组各营养元素比偏离最适范围的程度,得出樟树人工林低产组需肥紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾>镁,其中磷、钙和氮养分处于缺乏状态,镁含量相对过剩;高产组和低产组樟树的平均NII分别为3.748和7.540,高产组樟树各营养元素相对平衡。DRIS指数初步分级结果表明,樟树的氮、磷、钾、钙和镁DRIS指数最适范围分别为-0.838~0.185、-0.903~0.602、-0.154~0.941、-0.790~0.329和-0.357~0.985。【结论】根据DRIS诊断,江西省丰城市樟树人工林的氮、磷和钙养分含量均呈缺乏状态,镁含量相对过剩,且以诊断的需肥紧迫程度排序及制定的指数分级标准能直观判断樟树树体各营养元素的平衡状况,可用于生产上指导樟树人工林进行及时合理施肥。

樟树叶绿体基因组密码子偏好性分析

为分析樟树(Cinnamomum camphora)叶绿体基因组密码子偏好性使用模式,该研究利用CodonW、EMBOSS、R语言等软件和程序,对53条樟树叶绿体基因组密码子使用模式及偏好性进行了系统分析。结果表明:樟树叶绿体基因的有效密码子数(ENC)在36.82～59.30之间,表明密码子的偏好性较弱。相对同义密码子使用度(RSCU)分析发现RSCU>1的密码子有32个,其中28个以A、U结尾,表明第3位密码子偏好使用A和U碱基。中性绘图分析发现GC3与GC12的相关性不显著,回归曲线斜率为0.049,说明密码子偏好性主要受到自然选择的影响。ENC-plot分析发现大部分基因落在曲线的下方,同样表明选择是影响密码子偏好性的主要因素。该研究发现共有9个密码子(UUU、CUU、UCA、ACA、UAU、AAU、GAU、UGA、GGA)被鉴定为樟树叶绿体基因组的最优密码子。