不同油茶品系果实、种子及砧木性状差异及其相关性分析

【目的】研究不同油茶品系间果实性状、种子性状及砧木性状的差异,并对果实、种子及砧木性状各指标间的相关关系进行分析,为油茶优良砧木的选育研究提供理论依据。【方法】测定不同油茶品系果实性状、种子性状及砧木性状18项指标,通过单因素方差分析研究不同油茶品系间的果实、种子及砧木性状的差异,筛选出综合表现较好的油茶品系;运用相关分析得出18项指标间的相关关系,选出与砧木性状相关性较强的指标。【结果】不同油茶品系间单果质量、果实纵径、果实横径、果实纵横比、果皮厚、果实籽数及籽质量均存在极显著差异,22个油茶品系单果质量为15.71~35.99 g,果实纵径为29.81~40.17 mm,果实横径为29.06~39.99mm,果形指数为0.85~1.28,果皮厚为1.85~4.19mm,果实籽数为2.20~9.67粒。不同油茶品系间单种质量、种纵径、种横径、种侧径、纵横比、横侧比、纵侧比均存在极显著差异,22个油茶品系单种质量为1.07~4.26 g,种子纵径为16.98~27.40 mm,种子横径为13.17~23.12 mm,种侧径为9.00~16.93 mm。不同油茶品系间上胚轴长、下胚轴长、上胚轴粗、下胚轴粗均存在极显著差异,22个油茶品系上胚轴长为5.38~9.08 cm,上胚轴粗为1.72~2.97 mm,下胚轴长为14.35~23.97 cm,下胚轴粗为1.80~3.14 mm。砧木性状中上胚轴长与果实横径、单种质量、种侧径及果实纵径的相关性较大,下胚轴长与种纵径、种侧径、果实纵径及果实籽数的相关性较大,上胚轴粗与单果质量、果实纵径、单种质量、种纵径、种横径、种侧径均呈极显著正相关,下胚轴粗与果实纵横比、果实纵径呈显著正相关。【结论】综合果实、种子及砧木性状各指标筛选出适合作优良砧木的油茶品系为赣无2、赣石83-4、长林53号、GLS赣州油1号。砧木性状中4个指标均与果实纵径呈极显著、显著正相关或相关性较大,故可从以上4个适合作优良砧木的油茶品系中选择果实纵径相对较大的果实进行砧木培育。

江西省浙江红山茶及近缘种群体遗传多样性的SSR分析

【目的】针对江西省内浙江红山茶种质存在资源调查不够深入,对不同群体的遗传变异缺乏了解,以及混淆种困扰生产应用等阻碍浙江红山茶良种化进程问题,本研究分析江西省内浙江红山茶及其近缘种的群体遗传多样性,为浙江红花油茶的保护、利用以及育种提供参考。【方法】本研究基于浙江红山茶全长转录组序列基础,探索SSR分子标记的有效开发策略,规模化开发SSR分子标记,并以SSR分子标记为工具进行遗传多样性等分析。【结果】以群体水平的基因多样度(H)相比,江西省内的3个物种多样性由大到小依次为厚叶红山茶(0.611)、浙江红山茶(0.595)、全缘红山茶(0.501);结合UPGMA与PCoA分析,全缘红山茶群体单独成组并与其他物种分离,显示在3物种中有更远的亲缘关系;据闵天禄分类系统,将厚叶红山茶与浙江红山茶归并成一种后,共9个群体的基因多样度表现为SQS(0.673)>MTS(0.654)>TBS(0.618)>CCR(0.611)>WFS(0.587)>WYS(0.583)>HYS(0.566)>DXL(0.558)>JFS(0.519),各群体存在明显近交(F>0),遗传分化显示群体间的基因流较小(Nm=0.947),有20.9%(FST=0.209)的遗传变异发生在群体间,遗传距离与空间距离存在正相关;UPGMA聚类可将9个群体分成2大类,其中厚叶红山茶单独组成,其他群体基本可按怀玉山脉和武夷山脉分群聚类,这与STRUCTURE的聚类结果相对一致。【结论】江西省内的浙江红山茶群体整体具有较高的遗传多样性,群体内的遗传变异是遗传多样性的主要来源,群体间的高山阻碍是各群体显著遗传分化的主要原因,体现出狭域种的典型特征。另外,浙江红山茶与全缘红山茶亲缘关系较远,而与厚叶红山茶亲缘关系较近,但后两者仍具有一定的分化,是否归并一种尚需进一步的系统发育研究证据。

油茶无性系‘赣兴48’嫁接亲和性研究

以油茶优良无性系‘赣兴48’为接穗,研究‘白皮中子’和‘赣永5’砧木与‘赣兴48’苗期的嫁接亲和性。结果表明:2种砧木嫁接苗的成活率均高于90%,未有明显差异。‘白皮中子’砧木嫁接苗的一年生根系生长表现优于‘赣永5’砧木嫁接苗,但‘赣永5’砧木嫁接苗地上部分及二年生根系生长较好,其中叶片数(4.01片)、二年生苗高(27.53 cm)及粗根体积(33.41 cm^(3))显著高于‘白皮中子’砧木嫁接苗;并且其二年生根系生长参数的降幅较小。2种砧木嫁接苗可溶性糖和可溶性蛋白均呈先下降后上升变化,过氧化物酶活性在嫁接后20 d达到峰值;嫁接后期,‘白皮中子’砧木嫁接苗的过氧化物酶活性显著高于‘赣永5’砧木嫁接苗。综合存活率、地上部分及根系生长情况,以‘赣兴48’为接穗,‘赣永5’的嫁接亲和性较‘白皮中子’强。

不同油茶品种对干旱胁迫的响应及其抗旱性综合评价

【目的】研究不同油茶品种苗期的抗旱性及其对干旱胁迫的响应,筛选出适用于油茶抗旱性评价或鉴定的指标,并对其抗旱性进行综合评价,以期为油茶抗旱品种的选育等提供理论依据和方法。【方法】测定不同油茶品种在干旱胁迫下的形态、生长、生理生化等28项指标,研究不同油茶品种的抗旱性,运用主成分分析法筛选出适用于油茶抗旱性大小的评价或鉴定指标,并利用隶属函数法对油茶品种的抗旱性进行综合评价,根据不同干旱胁迫强度下各指标抗旱系数的变化情况,研究不同油茶品种对干旱胁迫的响应并探讨其抗旱机制。【结果】主成分分析结果得出,将与油茶抗旱性相关的28项指标归纳成3个主成分,累计贡献率为100%,具有很强的信息代表性;第一主成分可概括为光合参数和叶片解剖参数,第二主成分可概括为生长指标,第三主成分可概括为叶片气孔开度和脯氨酸含量,对应的抗旱性鉴定指标分别为净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、叶片厚度、叶片上表皮厚度、气孔开度、气孔密度、干物质积累量、株高生长量及叶片脯氨酸含量。运用隶属函数值分析法对4个油茶品种的抗旱性进行综合评价,抗旱性强弱顺序为无2>赣190>兴46>无12。根据不同油茶品种在3个干旱胁迫强度下抗旱系数的变化情况得出,各油茶品种对干旱胁迫的响应既有相似之处又各有特点。干旱胁迫下,各油茶品种主要通过增加侧根数来提高根系的吸水能力,通过提高根冠比和根占整株比来增强植株的抗性;通过提高叶片紧实度、栅海比、气孔密度及水分利用效率(WUE)来减少水分散失和提高水分利用效率;通过提高抗氧化物质SOD的含量来清除超氧根阴离子等有害物质,保护细胞结构;通过提高叶片中可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等含量来降低渗透势,调节渗透平衡,减轻渗透胁迫对植物的伤害;通过增加内源激素ABA和MeJA含量来增强油茶的抗旱性,缓解干旱胁迫对油茶造成的伤害。【结论】净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、叶片厚度、叶片上表皮厚度、气孔开度、气孔密度、干物质积累量、株高生长量及叶片脯氨酸含量可作为油茶苗期的抗旱性鉴定指标;经抗旱性综合评价,无2的抗旱性最强;不同油茶品种对干旱胁迫是多途径的联合响应及抗旱机制,既有相同之处又各有特点,各品种在轻度干旱胁迫下的响应区别较大,但在重度干旱胁迫下主要是以SOD或ABA为主导的多途径响应及抗旱机制。

油茶CLE基因家族的鉴定

CLE基因家族编码小分泌蛋白,参与调节植物的生长与发育;CLAVATA3(CLV3)是该家族中与作物产量相关的基因,其序列短、相似度低,鉴定该基因比较困难。本研究利用生物信息学的方法对油茶(Camellia oleifera)基因组数据进行了分析,从注释的蛋白质数据中鉴别出11个油茶CLE基因;开发了一套从基因组序列中预测CLV3基因的方法,鉴别出1个油茶CLV3基因;基因表达分析表明,CoCLV3在种仁、柱头、叶等部位的表达水平较高;利用CLE基因家族蛋白质序列的CLE基序进行比对分析并构建进化树,结果表明,CoCLV3是AtCLV3的同源基因。

心皮及胚珠数量对油茶果实大小的影响

心皮数、胚珠数是与植物产量相关的数量性状,但其对油茶果实大小的影响还缺乏深入研究。本研究对普通油茶(Camellia oleifera)、小果油茶(C.meiocarpa)、短柱茶(C.brevistyla)等3个物种的果实进行考种,分别观测每个果实的鲜果重、鲜籽重、心皮数、可育心室数、种子数、败育胚珠数、胚珠数等性状,对观测数据进行统计分析,结果表明:心皮数的增加能提高鲜果重、鲜籽重,可育心室数的增加也能提高鲜果重、鲜籽重;胚珠数与胚珠败育率通过改变不同可育心室数果实的比例间接、协同地影响油茶的果实大小;用观测数据建立了心皮数、胚珠数及胚珠败育率与果实大小关系模型,该模型适用于对普通油茶进行分析。油茶育种应加强基础研究,挖掘心皮数多、胚珠数多、胚珠败育率低的种质资源,为高产油茶的选育提供优良的育种材料。

油茶优树种实性状、含油率及脂肪酸组成变异研究

对193株油茶优树的种实性状和67株油茶优树含油率及脂肪酸组成变异进行研究,结果表明:(1)油茶优树的鲜出籽率、单果重、果高、果径、果形指数、果皮厚、单果籽数的均值分别为43.74%、19.09 g、3.36 cm、3.27 cm、1.0333、0.27 cm、4.59个,各种实性状存在较大差异,变异程度排序依次为单果重>单果籽数>果皮厚>果径>果高>鲜出籽率>果形指数;(2)油茶优树的种仁含油率、脂肪酸组成存在较大差异,其中仁含油率为26.44%~59.00%(均值47.69%),油酸含量为74.91%~85.91%(均值81.19%),亚油酸含量为5.43%~12.56%(均值7.80%),硬脂酸含量为0.42%~3.77%(均值1.78%),棕榈酸含量为5.27%~11.05%(均值8.20%)。变异系数硬脂酸最大,达到40.75%,其次分别是亚油酸和棕榈酸,变异系数分别为21.67%和15.74%,最小的是油酸,仅为3.04%;(3)种实性状之间、脂肪酸组成之间有多个性状存在一定相关性。

江西不同地区茶油脂肪酸含量比较研究

采用GC2010-Plus气相色谱仪测定了江西省36个地区共102份茶籽油样本的脂肪酸含量,并按地理纬度分4个片区对其进行了方差分析、多重比较及相关性分析。结果表明:茶油中十七烷酸、硬脂酸含量随产地纬度的增加呈升高的趋势,不饱和脂肪酸含量则呈降低的趋势。9种脂肪酸相关性分析结果表明不饱和脂肪酸含量与油酸含量呈极显著正相关,与饱和脂肪酸、十七烷酸、亚油酸、α-亚麻酸、棕榈酸及硬脂酸含量呈极显著负相关,与棕榈油酸含量呈显著负相关。

油茶无性系嫁接不同山茶花品种试验

通过在油茶大树上嫁接12个山茶花品种,评价其嫁接后生长表现,并分析不同规格大小的砧木对嫁接生长状况的影响,结果表明:(1)山茶花嫁接后生长表现差异较大,成活率较高的品种有奉化十八、葡萄红、点雪、六角大红、秋牡丹,成活率为64.94%～73.52%,较低的有粉嫦娥彩、小桃红、六方大红、复色大海伦,成活率为42.48%～47.35%;将成活率、抽梢高、抽梢基径3个指标进行隶属函数值综合比较,得到油茶嫁接山茶花生长表现排序依次是秋牡丹>奉化十八>葡萄红>六角大红>粉嫦娥彩>喜洋洋>雅致>六方大红>点雪>酒红阿兰>小桃红>复色大海伦;(2)相关性分析表明,砧木直径与抽梢高、基径、成活率呈正相关,其中嫁接成活率在砧木直径≥2.5 cm后差异不大;砧木高度与抽梢高、基径、成活率呈一定的负相关,砧木高度>90 cm的嫁接效果较差,而50～70 cm的嫁接效果最好。

浙江红花油茶林分群体产量结构特征分析

通过连续多年对浙江红花油茶样地进行产量统计分析,证实了人工林和天然林的产量分布结构差异不大,验证了浙江红花油茶与油茶、小果油茶及腾冲红花油茶一样,存在高产植株比例小,但其承担群体的产量比例大,低产植株比例大,其承担群体的产量比例小,且高产植株和低产植株是基本固定的事实。对人工林和天然林的生物与生态学特性的连续观测表明树高、冠幅及地径等均与产量存在相关性,但是冠幅的影响更大,主要原因是人工林分种植密度小于天然林分,而人工林分又正处壮林阶段。最重要的是通过测产,证明优良单株在产量中起了关键的作用,为今后的良种选育和低产林改造提供了理论上的支持。

油茶的驯化及面临的问题

油茶的驯化从南宋开始,其果实大小和成熟期受到驯化的影响,使得现有良种具有较大的果实,并且成熟期集中在霜降前后。经过八百余年的人工选择与自然选择,普通油茶发展成我国主要的油茶物种。油茶的驯化面临机械化采收、更高的产量、茶麸高效利用等三个问题,应该加强油茶遗传育种的基础研究,通过基因编辑及分子标记辅助育种培育出优质、高产、适应机械化采收的油茶良种。

油茶种子数量相关基因EPFL2的鉴别

拟南芥(Arabidopsis thaliana)AtEPFL2基因属于EPF/EPFL基因家族中的EPFL1/2/3亚家族,与种子数量有关。对普通油茶(Camellia oleifera)幼叶、未成熟种仁、花蕾、根的转录组数据进行挖掘,得到3条油茶EPFL2基因序列;从油茶基因组3代测序数据中鉴别出含有前述3条序列的基因组DNA序列;最后,得到3条油茶EPFL2基因全长CDS序列,分别命名为CoEPFL2a、CoEPFL2b、CoEPFL2c。用MEGA7构建EPFL1/2/3亚家族蛋白质系统进化树,结果表明:CoEPFL2a、CoEPFL2b、CoEPFL2c属于EPFL2分支,并且CoEPFL2a、CoEPFL2c与AtEPFL2在同一个亚分支。用SignalP-5.0预测蛋白信号肽与酶切位点,结果表明:AtEPFL2、CoEPFL2c含信号肽与酶切位点,CoEPFL2a、CoEPFL2b不含;CoEPFL2c可能与AtEPFL2具有同样的功能,即通过调节胚珠密度影响种子数量。

普通油茶INDEHISCENT同源基因的鉴别

拟南芥(Arabidopsis thaliana)INDEHISCENT基因(At4g00120)是一个参与果荚开裂的基因。以普通油茶(Camellia oleifera)花蕾为材料进行转录组分析,得到一条INDEHISCENT基因同源片段;从普通油茶基因组三代测序数据中鉴别出一条含有该片段的基因组DNA序列;最后,得到油茶INDEHISCENT同源基因全长CDS序列,命名为CoIND。用拟南芥bHLH基因家族的18条蛋白质及CoIND的保守序列构建进化树,结果表明,CoIND与At4g00120在一个分支,表明其为At4g00120的同源基因。CoIND基因的的鉴别,为培育蒴果不裂果、适应机械化采收的油茶新品种奠定了基础。

油茶果实发育相关基因SPATULA/ALCATRAZ的鉴别

拟南芥(Arabidopsis thaliana)SPATULA/ALCATRAZ是与果实发育和果实大小有关的基因。对普通油茶(Camellia oleifera)幼叶、未成熟种仁、花蕾的转录组数据进行挖掘,得到2条油茶SPATULA基因序列和1条油茶ALCATRAZ基因序列;从油茶基因组三代测序数据中鉴别出含有前述3条序列的基因组DNA序列;最后,得到3条油茶SPATULA/ALCATRAZ基因全长CDS序列,分别命名为CoSPT1、CoSPT2、CoALC。用基部被子植物无油樟(Amborella trichopoda)的SPATULA及核心真双子叶植物53个SPATULA/ALCATRAZ蛋白质序列构建进化树,结果表明,CoALC与拟南芥AtALC分布在不同的亚支,CoALC在油茶中的功能可能与AtALC不同,油茶蒴果的开裂机制可能与拟南芥不同;CoSPT1和CoSPT2的序列相似度只有54.57%,并且与CacuaSPT在同一个亚支,CoSPT1和CoSPT2可能是72.9~101.4百万年前Ad-β全基因组复制的产物。

普通油茶WOX基因家族的鉴定及表达分析

WOX基因家族是植物特有的转录因子,参与调节植物的生长与发育,WUSCHEL(WUS)是该家族中与作物产量相关的基因。研究通过对普通油茶(Camellia oleifera)基因组、转录组数据的挖掘,鉴别出18个WOX基因,其中,CoWUS来自油茶基因组三代测序数据。CoWOX11A与CoWOX11B在种仁中高水平表达,可能对种仁发育具有重要作用;CoWUS在柱头中高水平表达,经与WOX基因家族的蛋白质序列进行比对分析并构建进化树,结果表明,CoWUS是WUS的同源基因,表明CoWUS可能参与油茶果实心皮数的调控,影响油茶的产量。

油茶CYP78A10同源基因及其SSR位点

拟南芥(Arabidopsis thaliana)CYP78A亚基因家族基因参与种子大小的遗传控制。对普通油茶(Camellia oleifera)转录组数据进行挖掘,从花蕾和根转录组数据中分别得到1条CYP78A10的同源基因,再从油茶基因组三代测序数据中鉴别出其基因组DNA序列,最后,得到2条油茶CYP78A10同源基因全长CDS序列,分别命名为CoCYP78A10a、CoCYP78A10b。用植物CYP78A亚基因家族基因的蛋白质序列构建进化树,结果表明,CoCYP78A10a、CoCYP78A10b与CYP78A10、GmCYP78A10在一个分支,可能参与油茶种子大小的调控。通过SSR位点信息分析,在CoCYP78A10a第1外显子5’端非翻译区、CoCYP78A10b的启动子区分别发现1个适宜进行SSR分子标记开发的多态性位点。

油茶林下药用黄菊种植技术与效益分析

油茶为南方重要的经济林树种,但种植前期投入高,产出的经济效益低等问题限制了油茶产业的发展。本研究通过对比试验,分析油茶林下种植药用黄菊带来的生态效益和经济效益。结果表明:较油茶纯林而言,林下种植黄菊后,提高了林地土壤肥力,油茶树体生长指标均得到提升,抽梢数量增加25.32%,平均梢长度增加24.03%,树高、地径、冠幅的生长量分别增加14.28%、32.18%、27.78%。同时,林下种植黄菊能带来良好经济效益,有利于解决油茶在进入盛果期前收益低的问题,实现油茶种植以短养长的目的,建议在江西、湖南等油茶产区大面积推广。

3个油茶杂交F_1代光响应模型分析

采用4种模型对油茶杂交子代光响应曲线进行拟合与比较,旨在优选出其适宜的光响应模型,为油茶杂交良种选育提供科学依据。研究结果表明:3个油茶杂交F_1代采用光响应曲线拟合方程下的Pn变化规律基本一致,但最高值不同,即‘赣无16’(♂)ב顺泰粉红’(♀)杂交子代[7.61μmol/(m^2·s)]>‘赣190’(♂)ב赣无8’(♀)杂交子代[8.74μmol/(m^2·s)]>‘赣无1’(♂)ב白皮中子’(♀)杂交子代[2.62μmol/(m^2·s)]。‘赣190’(♂)ב赣无8’(♀)杂交子代[1600μmol/(m^2·s)]和‘赣无16’(♂)ב顺泰粉红’(♀)杂交子代光抑制点[1750μmol/(m^2·s)]高于‘赣无1’(♂)ב白皮中子’(♀)杂交子代[1000μmol/(m^2·s)]。在弱光条件下[<200μmol/(m^2·s)],3个杂交子代4种光响应模型拟合的曲线变化均近直线变化,应用直角双曲线修正模型对3个杂交子代光饱和点与补偿点的拟合值与实测值相差较小。通径分析表明,影响3个杂交子代Pn的主要作用因子不同,‘赣190’(♂)ב赣无8’(♀)杂交子代、‘赣无1’(♂)ב白皮中子’(♀)杂交子代Pn的主要作用因子均为Ci和Tr,Ci对Pn直接影响的通径系数为-0.980、-0.840,而Tr对Pn的影响是通过Tr对Pn的直接作用(0.749、0.189)和Tr通过Gs对Pn的间接作用(0.241、0.183)实现的;‘赣无16’(♂)ב顺泰粉红’(♀)杂交子代Pn的主要作用因子为Ci和Gs,Ci对Pn直接影响的通径系数-0.667,而Gs对Pn的影响是通过Gs对Pn的直接作用(0.510)和Gs通过Tr对Pn的间接作用(0.503)实现的。

高密度油茶林嫁接山茶花提升改造及其效益

在高密度油茶林地嫁接山茶花进行密度疏减改造,比较分析改造后的产量及效益,结果表明:(1)林地改造后前两年平均单株产果量分别为5.45 kg和8.47 kg,分别高于对照林地的3.89 kg和3.49 kg,改造林地第二年平均单位面积产量比对照增加了21.35%;(2)对照林地中果实主要来源于树冠的上层,且随着树龄越大及林间密度的增加,产量降低且树冠上层产量占比提高(由90.49%提高到93.07%);而改造后林地各层均有不同程度的增产,第一年增产主要来自于上层,表明改造后提高了果实保存率,第二年树冠各层产量均得到了大幅提高,且树冠各层产量占比发生了较大变化(上、中和下层占比分别为57.38%、30.58%和12.04%),表明改造后树冠各层花芽发育较好,从而明显提高果实产量;(3)嫁接后山茶花砧成活率、抽梢高、基径等指标均较好,表明高密度油茶林间嫁接山茶花是可行的;(4)改造林地经济效益远高于对照林地,且随着时间的推移,高密度林地的收益逐年降低,而改造林地的收益逐年提高。

浙江红花油茶优株筛选与综合评价

【目的】提出浙江红花油茶优树选择标准与筛选方法,以期为发掘和高效利用浙江红花油茶优质种质资源,促进浙江红花油茶良种化进程提供技术参考。【方法】在浙江红花油茶主产区优良林分中通过初选、复选及基于主成分分析法、模糊隶属函数法的优株评价模型构建、层次聚类分析等统计方法进行优株的综合评价。【结果】入选的36个浙江红花油茶优株性状差异明显,11个描述的经济性状变异系数均值为16.63%,总不饱和脂肪酸变异系数最小为1.09%,而油亚比的变异系数最大为29.53%。主成分分析表明前5个主成分能代表11个性状的大部分信息,累计贡献率达84.656%,其中第一主成分反映原始数据信息量的29.491%,油酸、亚油酸、油亚比等性状对第一主成分贡献较大;决定第二主成分大小的主要是果皮厚、鲜出籽率、千粒籽重等性状,其贡献率为20.358%。层次聚类分析将36个浙江红花油茶优株分为6个类群,类群Ⅰ属于高油酸、高出仁率型株系;类群Ⅱ属于高含油率型株系;类群Ⅲ属于高油酸型且综合性状优良的株系;类群Ⅳ属于果皮薄、高出籽率型株系;类群Ⅴ属于高出仁率、高产型株系;类群Ⅵ属于高亚油酸、高产型株系。【结论】制订出了浙江红花油茶高油酸型优树选择的一般标准,并决选出12株表现最优的优株:GHY01、GHY02、GHY03、GHY04、GHY19、GHY20、GHY21、GHY22、GHY32、GHY34、GHY35、GHY36,并按种质资源收集保存标准,嫁接保存了这些优良单株用于后续无性系测定。