【目的】研究青钱柳(Cyclocarya paliurus)种子雨的季节动态及土壤种子库特征,以阐明其种群更新和演替规律。【方法】以江苏溧阳大石山3种林分密度(1 050、720和525株/hm2,代号依次为C1、C2、C3)青钱柳人工林为对象,对其种子雨季节动态及种子性状进行观测和分析;在江西九岭山5个青钱柳天然群落设样方调查,并对样方内的土壤种子库分枯枝落叶层(Ⅰ层)和土壤层(Ⅱ层)进行种子筛选和分析。【结果】根据青钱柳种子雨密度,将落种时期分为3个阶段:落种前期(8月20日—9月20日)、落种中期(9月21日—12月10日)和落种后期(12月11日—12月30日);种子雨出现2个高峰(9月10日和12月20日),落种前期和落种后期其单位面积落种量分别占全年的42.4%和43.5%;不同落种阶段的种子雨密度和具生活力的种子数差异显著,但其他种子性状差异不显著。林分密度显著影响青钱柳饱满种子数和种子千粒质量,但未影响其他种子性状。青钱柳天然群落的土壤种子库密度均呈现为Ⅰ层(37.4 粒/m2)>Ⅱ层(17.9粒/m2),群落间的种子库密度差异达显著水平;Ⅱ层种子直径、厚度及体积均小于Ⅰ层种子。青钱柳群落土壤种子库的种子饱满度和生活力均较低,分别为13.0%~27.1%和0~10.4%;相比较而言,Ⅰ层种子生活力和饱满度总体上大于Ⅱ层,说明种子库中的种子寿命随着时间的延长呈下降趋势。【结论】青钱柳林分种子雨呈双峰特征,林分密度显著影响了种子雨密度和千粒质量,但对种子饱满度和生活力的影响不大;土壤种子库枯枝落叶层(Ⅰ层)种子数量和质量均优于土壤层(Ⅱ层)种子,贮存在土壤种子库的种子休眠被解除,有利于青钱柳群落的更新和演替。
【目的】揭示米槠(Castanopsis carlesii)种子形态特征与营养成分的地理变异规律,为其种质资源保护和开发利用提供科学依据。【方法】收集米槠天然分布区13个种源357个单株的种子,测定种子表型(种子长、种子宽、长宽比、体积、表面积和千粒质量)及其营养成分(可溶性糖及淀粉含量),并进行方差分析、相关分析和聚类分析。【结果】米槠种子6个表型性状在种源间和种源内均达到极显著水平(P<0.01),其中江西定南(JXDN)的种子长、宽、体积、表面积及千粒质量均最大,且与其他种源差异显著;而安徽祁门(AHQM)的千粒质量最小,仅为江西定南的66.23%,且种子长、宽、体积、表面积均较小。淀粉和可溶性糖含量(质量分数)分别为31.80%和21.76%,而且可溶性糖和淀粉含量在种源间差异达到极显著水平(P<0.01),说明营养成分含量在不同种源间相差很大,存在丰富的变异,种源间的变异系数分别为14.06%和30.62%。平均表型分化系数为28.15%,种源内变异是其表型特征遗传变异的主要来源。淀粉含量与千粒质量和种子宽呈显著正相关(P<0.05),可溶性糖含量与种子长和长宽比呈极显著负相关(P<0.01);种子长与经度呈显著负相关(P<0.05),长宽比与经度和最冷季降水量分别呈极显著负相关(P<0.01)和显著负相关(P<0.05),淀粉含量与年平均温度呈显著正相关(P<0.05)。13个种源可以划为3个类群:第Ⅰ类群包括江西定南(JXDN),属于大种子、高可溶性糖含量、高淀粉含量类群;第Ⅱ类群包括安徽祁门(AHQM)、江西信丰(JXXF)、浙江开化(ZJKH)和广东连平(GDLP),属于小种子、高可溶性糖含量、低淀粉含量类群;其他8个种源聚为第Ⅲ类群,属于中种子、中可溶性糖含量、中淀粉含量类群。地理分布相近的种源没有优先聚在一起,说明米槠种子未表现出明显的地理变异规律。【结论】米槠种子多样性是遗传和环境因素共同影响的结果,除遗传因素外,主要受经度、年平均温度和最冷季降水量影响。种源内变异是种子遗传变异主要来源,因此,在米槠的遗传改良工作中,应加大对优良单株的选择和利用。江西定南种源具有大种子和高营养的特征,可作为潜在的优良种源。
【目的】探明植冠种子库中种子活力变化的生理生态机制,准确认识植冠种子库的生态意义。【方法】以复羽叶栾树(Koelreuteria bipinnata)植冠种子库为研究对象,在果实进入成熟期后每隔一定时间从植冠种子库中采集种子,分别进行萌发测试,种子干质量、含水量、浸出液电导率、丙二醛(MDA)含量测定,以及超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)等4种主要抗氧化酶活性的测定,并对种子萌发率和各生理指标进行相关性分析。【结果】在研究期内,复羽叶栾树植冠种子库中的种子先后经历了生理成熟、成熟脱水、休眠诱导和休眠解除4个生理时期;各生理时期的种子总体上在模拟的秋季变温条件下萌发最好,其次为春季变温,再次为夏季变温;完成成熟脱水的种子在植冠种子库中宿存期间始终保持着高活力水平;4种抗氧化酶的活性与模拟的春、夏、秋季节变温条件下的萌发率间具有显著或极显著的正相关性,且均随着种子休眠的诱导而下降,随着种子休眠的解除而升高,表明抗氧化酶在植冠种子库中种子活力的获得和保持中起着重要的积极作用,并证实了种子休眠与萌发的“胚胁迫学说”。【结论】本研究促进了对植冠种子库的深入认识,还发现复羽叶栾树植冠种子库中种子具有较强的活力保持能力,建议在森林经营管理和植被恢复中充分利用其植冠种子库。
【目的】探究紫楠(Phoebe sheareri)种子层积过程中营养物质、酶活性和内源激素的动态变化,揭示种子解除休眠过程中的内在生理机制,为其休眠解除与促进萌发提供理论依据。【方法】以新鲜饱满的紫楠种子为试验材料,采用低温和变温层积处理,测定层积过程中的生理生化指标。【结果】层积处理能解除紫楠种子休眠,低温和变温层积处理的发芽率分别为85.83%、72.75%。紫楠种子中初始淀粉含量为467.88 mg/g,在层积过程中逐渐下降。可溶性糖、可溶性蛋白和粗脂肪均被不同程度地分解。淀粉酶、酸性磷酸酶(APA)和过氧化物酶(POD)活性均不断增强。在整个层积过程中生长素(IAA)、异戊烯基腺苷(IPA)、赤霉素(GA3)含量不断增加,脱落酸(ABA)含量逐渐减少,IAA/ABA(质量比,下同)、IPA/ABA、GA3/ABA不断增大。【结论】紫楠种子是中度休眠的种子,低温层积是加快紫楠种子萌发的较好方式。紫楠种子最主要的贮藏物质为淀粉,营养物质的转化与内源激素的协调作用均对紫楠种子休眠的解除起重要作用。
【目的】植物根际微生物群落由土壤环境和根系代谢活动共同作用产生,在植物生长发育过程中发挥重要功能。解析牡丹野生种在引种地根际土壤细菌群落特征,对有效利用微生物资源和保护野生植物种质资源具有重要的理论意义,为改良牡丹野生种的土壤环境、实现优质种质资源广谱性种植奠定基础。【方法】应用MiSeq高通量测序技术对大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)、狭叶牡丹(P. potaninii)、紫牡丹(P. delavayi)、黄牡丹(P. lutea)、紫斑牡丹(P. rockii)、杨山牡丹(P. ostii)、四川牡丹(P. decomposita)、稷山牡丹(P. jishanensis)和卵叶牡丹(P. qiui)9个牡丹野生种根际土壤样品进行16S rRNA基因测序,并分析其与理化指标的相关性。【结果】高通量测序共获得606 536条序列和99个OTU聚类,隶属于24门、84纲、154目、280科和603属。Alpha多样性分析表明杨山牡丹根际微生物群落包含的物种数目最高,Beta分析发现四川牡丹、紫斑牡丹、黄牡丹、杨山牡丹、紫牡丹和大花黄牡丹根际土壤中细菌群落结构更为相似。细菌群落组成分析结果表明:根际土壤样本的核心优势细菌群落主要由变形菌门(Proteobatteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)组成。酸杆菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和假单胞菌属(Pseudomonas)等有益菌种在不同野生种中存在显著差异。根际细菌群落功能预测多集中在代谢、遗传信息处理和环境信息处理方面。牡丹野生种根际细菌群落受土壤有机质和速效钾含量影响较大。【结论】不同野生种根际土壤细菌群落结构不同,细菌群落的形成与牡丹种类存在显著相关性,有益菌门/属的富集,对植株生长具有促进作用。今后可有效利用根际微生物资源以改良牡丹野生种的土壤环境,实现优质种质资源广谱性种植,为野生种质资源的保护奠定基础。
【目的】牡丹(Paeonia×suffruticosa)是传统的观赏名花,由于其花期短暂极大限制了牡丹的观赏价值。克隆牡丹品种‘凤丹’(Paeonia ostii ‘Feng Dan’)PoERF4基因,研究其序列特征及在不同花期、组织、品种和激素处理下的表达特性,为进一步研究PoERF4基因对牡丹花期和生长发育的调控作用提供理论参考。【方法】以‘凤丹’为研究材料,基于‘凤丹’3代全长转录组测序结果,筛选出同源性高的序列,采用RT-PCR技术克隆PoERF4基因,并进行生物信息学和表达模式分析。【结果】PoERF4基因的开放阅读框(ORF)为747 bp,编码248个氨基酸。PoERF4蛋白分子式为C2 217H3 689N747O933S174,为亲水蛋白,含有保守的AP2超家族结构域,无跨膜结构,二级结构中α-螺旋中包含28个氨基酸,延伸链中包含48个氨基酸, β-转角中包含6个氨基酸。荧光定量分析发现,PoERF4基因在‘凤丹’不同花期的花瓣中,半开期的表达量最高;在不同组织中均有表达,但其在叶片中表达量最高,花瓣次之,根中表达量最低;在3个不同品种中,晚花品种‘莲鹤’‘Lianhe’中表达量最高;在生长素处理下,PoERF4基因能够对其产生应答。【结论】从‘凤丹’中成功分离出PoERF4基因,推测其在花和叶片发育进程中起重要调控作用,参与‘凤丹’生长素信号转导过程。
【目的】对3种野生牡丹花器官的挥发性成分进行研究与分析,明确关键挥发性成分及释香部位,为指导牡丹花香育种、探索花香遗传规律等后续研究和开发相关产品提供参考。【方法】采用顶空-气相色谱质谱联用(HS-GC-MS)技术对大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)、黄牡丹(P. lutea)、杨山牡丹(P. ostii)花器官不同部位(整花、花瓣、雄蕊)的挥发性成分进行测定,并对3种牡丹检测出的挥发性成分进行主成分分析(PCA)和偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)。【结果】在3种牡丹花器官中共检测出147种挥发性物质。大花黄牡丹花器官中的化合物主要为酮类、醇类、烯烃类和醛类,整花中的挥发性成分以苯乙酮、6,6-二甲基双环[3.1.1]庚烷-2-甲醛和芳樟醇为主;花瓣中的挥发性成分以β-古巴烯、苯乙酮和芳樟醇为主;雄蕊中的挥发性成分以苯乙酮和芳樟醇为主。黄牡丹花器官中的化合物主要为烯烃、烷烃和醇类,整花和花瓣部位的挥发性物质主要是α-蒎烯、β-古巴烯、芳樟醇;雄蕊部位以辛烷、β-古巴烯和α-蒎烯为主。杨山牡丹花器官中的挥发性物质以烯烃和烷烃类为主,整花部位中的挥发性成分主要为α-蒎烯、罗勒烯、十五烷;花瓣的主要挥发性成分为罗勒烯,相对含量高达81.58%;雄蕊中的挥发性成分以罗勒烯、十五烷为主。依据检出的挥发性成分构建的PCA和PLS-DA模型,可实现将3种牡丹有效分类,并筛选出了15种差异性成分,变量投影重要性(VVIP)>1(P<0.05)。【结论】3种牡丹之间以及同种牡丹不同部位之间的挥发性化合物种类和相对含量存在较大差异。大花黄牡丹的主要香气成分为苯乙酮和芳樟醇,黄牡丹的主要香气成分为α-蒎烯、 β-古巴烯和芳樟醇,杨山牡丹的主要香气成分为罗勒烯、α-蒎烯、十五烷。3种牡丹雄蕊中烷烃类化合物的相对含量均远高于整花与花瓣,雄蕊可能是烷烃类化合物的重要合成部位。不同挥发性物质构成了3种牡丹各自独特的香气特征,大花黄牡丹和黄牡丹散发出浓烈的花香,杨山牡丹表现为草香和蜡香。
【目的】通过比较不同果实评价方法的评价效果,选择适合柿果实品质综合评价的统计分析方法,为优异柿种质的精准选择和高效利用提供理论依据。【方法】以浙江省85份柿种质资源为评价对象,测定柿果13项品质指标(单果质量、果实横径、纵径、粗蛋白、维生素C、淀粉、钙及β-胡萝卜素含量、含水率、可溶性固形物、可溶性糖、单宁和粗纤维含量),分别采用主成分分析法、熵值法和熵权TOPSIS法进行果实品质综合评价。【结果】不同柿种质果实品质存在较大差异,变异系数范围为3.82%~87.89%,β-胡萝卜素、单宁、淀粉、粗蛋白、维生素C及钙含量、单果质量和粗纤维含量变异比较丰富,纵径、可溶性糖含量、横径、可溶性固形物含量和含水率的变化较小。主成分分析法综合评价时,长兴1、富阳2、奉化1、莲都2等10个种质资源综合得分最高;熵值法进行综合评价时,武义3、永嘉10、武义4、黄岩2等10个种质柿果品质综合表现较好;采用熵权TOPSIS法进行综合评价时,武义3、永嘉10、武义4、淳安14等10个种质柿果品质综合表现较好。其中,熵值法和熵权TOPSIS法结果较一致,而主成分分析法结果差异较大,3种评价方法造成结果差异的原因主要与理论差异、数据标准化方法的不同以及指标权重的赋值方法不同有关。在柿果品质评价中,由于果实性状指标数据量多,关键指标离散程度小,结合不同种质的生产表现,以熵权TOPSIS法的评价结果更符合实际情况。【结论】基于熵权的TOPSIS模型不但提高了指标赋权的合理性,而且评价结果客观准确,计算简便,更适合用于柿种质果实品质综合评价。
【目的】对西藏干热河谷地区采集的21个野生石榴单株果实样本,进行综合分析与评价,为野生石榴种质资源的保存表型数据库提供资料,也为选育优良石榴品种提供科学依据。【方法】采用游标卡尺、电子天平、质构仪和蒽酮比色法等测定21个石榴样本的果实外观和内在品质,并进行相关性分析;采用“合理-满意度”和多维价值理论合并规则的综合评价方法,将单果质量、果形指数、果皮厚度、籽粒硬度、百粒质量、出籽率、可溶性糖、可溶性固形物、可滴定酸、维生素C含量、糖酸比和固酸比等12个指标进行对比分析和综合评价。【结果】格布5号果型指数最大;军拥1号单果质量最小,果皮最薄,百粒质量最小,糖酸比最低;则拉1号的果皮厚度最大;昌西1号百粒质量最大;叶巴1号出籽率最大;古拉3号出籽率最低;古拉1号可溶性固形物和可溶性糖含量最高;昌西3号维生素C含量最高;珠拉1号糖酸比和固酸比最大。部分指标存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关或负相关;合成“合理-满意度”最高的为珠拉1号。【结论】21个野生石榴样本间的果实品质差异明显,野生石榴大多具有果小、硬籽、较酸的特点,且样本间的果实品质差异明显,从表型层面展现了野生石榴资源丰富的遗传变异性。从最终合成的“合理-满意度”来看,珠拉1号的整体果实内外品质性状最佳,可进行引种,选育。
【目的】通过喷施不同质量浓度的24-表油菜素内酯(EBR),探索外源EBR对银杏(Ginkgo biloba)实生苗生长发育及其生理特征的影响,为银杏栽培提供理论依据。【方法】以1年生银杏半同胞家系为试验材料,采用完全随机区组试验设计,叶面喷施不同浓度(质量浓度0~2.0 mg/L)EBR后,对银杏幼苗生长、叶片光合特性及激素含量进行测定。【结果】外施EBR处理后,银杏实生苗的生长存在显著差异(P < 0.05),叶长、叶面积、苗高、叶质量和生物量等均在1.0 mg/L处理下最高,与对照相比分别提高了23.6%、52.6%、140.2%、87.7%和69.1%。1.5和2.0 mg/L EBR处理下银杏净光合速率比对照提高了40.2%和41.5%。银杏叶中双氢玉米素、吲哚丙酸、赤霉毒和脱落酸等内源激素含量在1.5 mg/L处理时达到最大值,而生长素处于最小值。外源EBR处理下,银杏叶中内源油菜素内酯的含量与茉莉酸和吲哚丙酸的含量显著正相关,与玉米素含量之间显著负相关(R>0.5, P < 0.05)。【结论】喷施适宜浓度的外源EBR能够提高银杏的净光合速率、调节各内源激素的含量,进而促进茎的伸长生长、叶面积的扩展和叶干质量的积累。
【目的】探究不同浓度脱落酸(ABA)对银杏(Ginkgo biloba)叶黄酮类化合物合成的影响,为揭示银杏叶黄酮积累内在机理和叶用林栽培提供理论依据。【方法】以1年生银杏实生苗为试材,在人工气候培养室采用叶面喷施的方法进行外源ABA处理,设置CK(0 μmol/L)、A1(50 μmol/L)、A2(100 μmol/L)、A3(150 μmol/L)和A4(200 μmol/L)5个浓度梯度,测定各处理银杏叶总黄酮及其组分含量和黄酮合成途径关键酶活性,并通过实时荧光定量PCR分析银杏黄酮合成关键酶基因的表达量变化。【结果】ABA处理对银杏叶总黄酮及其组分槲皮素、山柰酚和异鼠李素等的含量产生了显著影响,随着ABA浓度增加,银杏叶总黄酮及其组分含量均呈现先上升后下降的单峰趋势,A3处理总黄酮、槲皮素和异鼠李素含量最高,而A2处理山柰酚含量最高;ABA处理对银杏叶黄酮合成关键酶活性产生了显著影响,但不同酶的变化趋势存在一定差异,苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性随ABA浓度增大而逐渐提高,肉桂酸4-羟化酶(C4H)活性与总黄酮含量同步升高和下降,A2、A3处理4-香豆酸CoA连接酶(4CL)活性显著高于对照,而A1、A4处理4CL活性则低于对照;实时荧光定量PCR结果表明,ABA处理可显著提升银杏黄酮合成途径GbPAL、GbC4H、Gb4CL、GbCHS和GbCHI等多个基因的表达水平。总体上,外源ABA能够提高银杏叶黄酮类化合物的合成,其中A3处理效果相对较好。【结论】适宜浓度ABA处理可以通过正向调控多个黄酮合成关键酶基因的表达,提高黄酮合成关键酶的活性,进而促进银杏叶黄酮类化合物的合成和积累。
【目的】利用同质园法,探究油桐叶片结构对地理环境变化的响应与适应规律。【方法】采用常规石蜡切片法、指甲油印迹法,对46份油桐种质资源叶片解剖结构及气孔特征进行观察测量,结合冗余分析、传统相关分析和系统聚类等方法,研究油桐叶片结构性状的差异及其与环境因子的关系。【结果】油桐种质之间叶片结构特征变异系数较大且存在极显著差异(P<0.01),尤其是栅海比、气孔面积、气孔密度、海绵组织厚度的变异超过20%,叶片解剖结构之间、叶片气孔结构之间分别存在不同程度的相关性。影响油桐叶片结构性状变异的主要地理环境因子为纬度、经度、年均温、年均降水量。主成分分析结果显示,前5个主成分的累积贡献率达91.02%;选取气孔密度、气孔周长、气孔面积等10个叶片性状进行系统聚类,将46份油桐种质资源在欧氏距离5.0处划分为3个类群,聚类结果反映出各个类群中叶片的结构特征,差异主要体现在叶片气孔特征方面。【结论】地理环境的差异是影响油桐叶片结构变异的重要因素。
施加氮肥是保证人工农林生产的重要手段,但也带来生产成本增加和土壤、水体、大气污染等问题。提高植物的氮素利用效率是解决这一问题的关键途径。氮素利用效率是一个涉及遗传因素和环境因素互作的复杂性状,是植物根系对土壤氮素的吸收、植株对所吸收氮素的同化与利用、衰老组织/器官中氮素的再吸收等多方面效率的综合表现。氮素再吸收的步骤包括衰老源器官中蛋白质的降解、氨基酸转变以及韧皮部装载等环节,韧皮部装载被认为是衰老叶片氮素再吸收的限速环节。氮素再吸收通常与由发育年龄引发的整体植株或特定组织/器官的自然衰老或因环境胁迫诱导的提前衰老相偶联。再吸收衰老叶片中的氮素是多年生树木保守体内氮素、增强越冬抗胁迫能力的重要策略,其效率不仅与树种、树木年龄、树种功能类型(落叶或常绿、阔叶或针叶)等有关,也受生长环境、土壤氮素水平、水分供应等环境因子的影响。提高树木衰老叶片的氮素再吸收效率可降低树木下一季生长对外源氮肥的需求。由于有关树木叶片衰老和氮素再吸收机理的研究有限,未来应着重对调控树木叶片衰老的关键因子(如NAC、WRKY家族成员)、负责氨基酸向衰老叶片韧皮部装载的特定转运蛋白成员和介导脱落酸及乙烯等植物激素促进叶片衰老功能的信号元件进行鉴定,以此为通过遗传改良培育具有较高氮素利用效率的树木新品种提供可能的技术支持。
【目的】环状RNA(circRNAs)是一类由转录本反向可变剪接产生的内源非编码RNA,在植物生长发育过程中具有重要作用。通过鉴定毛竹(Phyllostachys edulis)萌发期种子中的circRNAs,探究其在干旱和盐胁迫条件下的表达,为深入开展非生物胁迫条件下竹类植物种子萌发的分子调控机制提供基础。【方法】分别使用聚乙二醇(PEG)和NaCl模拟干旱和盐胁迫,构建H2O、10%(质量分数,下同)PEG、15% PEG、50 mmol/L NaCl和100 mmol/L NaCl处理下毛竹种皮破裂阶段种子的链特异性文库,通过高通量测序和生物信息学分析揭示样本中的circRNAs及其表达谱。【结果】所有样本中共鉴定了1 446个circRNAs,76.34%的circRNAs来源于外显子区;不同处理下毛竹萌发种子中表达量最高的circRNA分别为plant_circ_0001703、plant_circ_0001728、plant_circ_0000358、plant_circ_0001236和plant_circ_0001728;与对照相比,524、505、467和474个circRNAs在4个胁迫处理下萌发的种子中显著差异表达;差异表达circRNAs的源基因显著富集在不同的GO条目和KEGG途径中。【结论】1 446个circRNAs能够在毛竹萌发期种子中表达,其中有1 056个circRNAs在种子萌发阶段响应了PEG或NaCl胁迫;作用于酸酐的水解酶活性和鞘脂代谢途径的基因可能对circRNAs调控PEG或NaCl胁迫下的毛竹种子萌发有重要意义。
【目的】探索温度影响白皮松(Pinus bungeana)种子萌发过程中水分、储藏物质含量和酶活性变化的生理机制,以揭示温度影响种子萌发的生理机制。【方法】将白皮松种子置于不同温度下进行萌发试验,检测温度对发芽率和萌发过程中含水率、可溶性糖、淀粉、蛋白质、粗脂肪含量及淀粉酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性等生理指标的影响。【结果】萌发温度为15和20 ℃时,种子发芽率达90%左右;当萌发温度升高到25和30 ℃,种子萌发受阻,发芽率急剧降至10%以下。20 ℃条件下,种子萌发过程水分含量变化分为快速升高期、滞缓期和重新快速升高期3个阶段;萌发过程中,种子内的物质代谢活动较为强烈:可溶性糖含量先降低后升高,6 d后淀粉开始水解,10 d后脂肪和蛋白质在相关酶的作用下分解为小分子物质供胚利用。25 ℃条件下,种子吸水始终停留在滞缓期;过高的温度抑制了酸性磷酸酶、淀粉酶和蛋白酶的活性,影响了脂肪、淀粉和蛋白质的降解;可溶性糖含量有所降低以维持种子“静止”状态。【结论】白皮松种子萌发的适宜温度条件为15~20 ℃,温度继续升高会产生热抑制;适温条件下(20 ℃),种子萌发优先利用胚自身贮藏的物质,最先利用的是碳水化合物,然后是蛋白质和脂类的动员,且脂肪大量降解始于胚根突破种皮后。高温25 ℃条件下,种子中的酶活性被抑制,物质分解代谢受阻,胚不能吸收和利用足够的营养来完成萌发。
【目的】探究油菜素内酯(BR)对越南安息香(东京野茉莉,Styrax tonkinensis)种子发育过程中脂肪酸合成相关酶活性及油脂积累的影响,为揭示外源油菜素内酯促进东京野茉莉种子脂肪酸合成和油脂积累的生理机制提供一定的理论和实践依据。【方法】以10年生东京野茉莉结实母树为研究对象,设置喷施4种浓度(1、5、10、20 μmol/L)油菜素内酯处理,记为BR1、BR5、BR10、BR20,以喷施蒸馏水为对照。分别于花后45、65、95和125 d实施喷施处理,于花后50、70、100和130 d取样,测定种实发育过程中的FAS(脂肪酸合成酶)、ACC(乙酰辅酶A羧化酶)、DGAT(二酰甘油酰基转移酶)活性,以及果实鲜质量和种子粗脂肪质量分数,分析不同浓度BR处理对东京野茉莉种实发育过程中脂肪酸合成相关酶活性及油脂积累的影响。【结果】BR处理对东京野茉莉种实发育过程中脂肪酸合成相关酶活性有显著影响。东京野茉莉种子FAS活性变化十分显著,在花后50 d,各处理间的FAS活性较低,随后上升,到花后100 d达到最大峰值,后缓慢下降。且在花后100 d,BR5和BR10处理的FAS活性同时达到最大值,都为对照组的1.8倍,活性分别为329.104和326.744 nmol/(min·mg)。东京野茉莉种子的ACC活性在发育期呈现“上升—下降—上升”的趋势。在花后70 d时,BR5处理的ACC活性值达到波峰位置,活性为20.50 nmol/mg,是对照组的5.9倍。在4个时期中不同处理的DGAT活性先上升后下降,在花后100 d达到最高峰,各BR处理明显高于对照组,其中BR5处理后的DGAT活性达到最大值,为6.03 nmol/mg,是对照组的1.2倍。BR处理对东京野茉莉种子FAS、ACC和DGAT活性总体上具有促进作用,以BR5处理效果最为显著。在4个时期中,均以中等浓度的BR处理促进东京野茉莉种子粗脂肪质量分数的效果最佳;在花后70 d,各处理下的种子粗脂肪质量分数存在显著性差异,BR5处理下的种子粗脂肪质量分数显著地高于其他处理。不同浓度的BR处理后,东京野茉莉果实鲜质量总体上有所增加。除花后100 d外,其他时期以BR5处理对果实鲜质量的增加效果最好。各处理的东京野茉莉种子脂肪酸合成相关酶活性与种子粗脂肪质量分数和果实鲜质量存在显著的正相关关系。【结论】FAS、ACC和DGAT活性动态变化表明,BR处理能够提高种子脂肪酸合成相关酶活性,促进种实发育过程中脂肪酸的合成。相关分析结果表明,东京野茉莉种子脂肪酸合成相关酶活性与果实鲜质量和种子粗脂肪质量分数存在显著正相关关系。
【目的】应用低场核磁共振技术揭示紫荆(Cercis chinensis)种子吸胀和层积过程中水分相态的变化,再结合层积过程中营养物质含量的变化,分析各相态水分在其中的作用,揭示紫荆种子萌发过程中的物质基础和生理状态。【方法】对80 ℃热水处理解除硬实后的紫荆种子,用称重法确定其吸水曲线。随机选取一部分紫荆种子经低温层积处理解除其生理休眠,测定不同层积阶段紫荆种子的发芽率和营养物质含量,同时采用低场核磁共振技术测定吸胀和层积过程水分相态及含量的动态变化。【结果】①80 ℃热水浸种5 min后再进行60 d低温层积可以有效提高紫荆种子的发芽率。②紫荆种子的吸水曲线呈“ S”形变化,(0,9] h为快速吸水阶段,(9,24] h吸水速率逐渐减慢,24 h后进入平衡吸水期。③核磁共振波谱图表明,紫荆种子水分质量(x)与核磁共振弛豫图谱峰面积(y)呈显著线性关系:y = 164 604.7 x + 4 962.3,决定系数R2 = 0.999 6。④根据核磁共振T2弛豫谱将紫荆种子吸胀过程中水分相态分为束缚水(T2a)、自由水(T2b)和刚进入种子的水分(T2c)3种。⑤紫荆种子吸水0~3 h过程中T2a含量持续下降,T2b含量大幅度增加;3 h后出现了T2c,此后仅存在T2b和T2c,两者含量均呈增加趋势,峰顶点右移,水分流动性增强。层积过程中T2b和T2c峰顶点向右偏移,峰面积和峰比例波动变化,总的来说向水分流动性增强的趋势发展。⑥紫荆种子层积过程中,淀粉含量持续下降,可溶性糖含量呈上升态势,可溶性蛋白含量呈先上升后下降的变化趋势。【结论】紫荆种子吸水层积过程中,水分的流动性增强。吸胀过程紫荆种子中出现过T2a、T2b和T2c 3种相态的水分,层积过程仅出现过T2b和T2c两种水分,且淀粉、可溶性糖和可溶性蛋白等营养物质含量的变化与T2b含量的变化趋势大体相同。各相态水分的波动变化为紫荆种子萌发提供适宜的水分环境,其中层积过程T2b的各种变化可能与其萌发密切相关。
【目的】分析马尾松(Pinus massoniana)自由授粉实生种子园营建关键技术及现实遗传增益,提出实生种子园多世代低成本经营新模式建议。【方法】以选自福建省马尾松优良种源区的212株优树育成198个家系苗木为实生种子园营建材料,2003年建立了实生种子园的自由授粉子代测定林。种子园设计分2种:①种子园生产群体与子代测定群体合成一体;②种子生产群体与子代测定群体分离建立。种子园良种生产区根据遗传测定家系评价信息分别进行3次遗传疏伐。【结果】经遗传疏伐的马尾松自由授粉实生种子园6年生子代测定结果表明,材积生长量的现实遗传增益为8.5%。在对比示范林中,种子园良种的材积生长量超过未改良林分种子30%。DNA分子检测结果表明,种子园生产群体具有较高的随机交配程度和遗传多样性。由此证明,福建上杭县白砂国有林场马尾松第1代自由授粉实生种子园营建是成功的。成功的关键从技术上看有以下3点:①保证优树选择的质量和数量,是实现实生种子园遗传增益和后续遗传改良的基础;②子代测定群体及时遗传评价和生产群体的科学遗传疏伐,是种子园营建成功的关键措施;③实生种子园交配系统检测与调控及日常管护,是确保种子园运行正常的必要条件。从林木育种项目管理与实施上看,南京林业大学与福建省林木种苗总站及福建省上杭县白砂国有林场有着长期良好协作关系,从林木育种长期性共同事业出发,坚持至今,这也是确保种子园营建成功的重要条件。【结论】马尾松自由授粉实生种子园的改良途径是可行且有效的。总结认为:①对于像桉树、马尾松等这类较为速生的树种,营建种子园后对植株不进行修剪矮化,采用“测定群体与生产群体合成一体”的技术路线,具有更大优越性。②建园树种主要性状的幼年—成年相关信息尚未掌握,而种子园植株需要进行修剪矮化时,则采用另建优树自由授粉子代测定林,以取得遗传评价数据作为种子园生产区遗传疏伐的指导依据是有价值的。建议将多世代种子园建立在隔离条件良好、地形较平缓地点,种子园植株不用修剪矮化即保持自然树形,种子园良种生产任务完成后,转化成森林旅游林、森林康养林或用材储备林,以充分发挥森林多种功能效用,降低林木良种基地经营成本。这是值得探讨的实生种子园多世代低成本营建的新模式。
【目的】 对黟县7株香榧(Torreya grandis ‘Merrillii’)优株坚果的主要物理性质和主要成分含量进行比较,分析黟县香榧品质情况,为香榧良种选育与开发利用提供理论依据。【方法】 选取安徽黟县7个香榧种质,测定其表型特征、矿物元素、营养成分及脂肪酸组成等29个物理、化学性质指标,对所测数据进行关联、聚类分析。【结果】 香榧的表型性状及内在品质各指标差异显著(P<0.05)。粗蛋白质质量分数变化范围为6.67%~14.69%;粗脂肪质量分数为36.20%~55.51%,其中多不饱和脂肪酸平均质量分数最高的是亚油酸47.81%,其次是金松酸12.20%;全钾(TK)质量分数为0.77%~1.39%,不同优株间主要矿物元素差异极显著(P<0.05)。【结论】 黟县7株香榧优株中,外观偏长圆形的诸暨一号和浙江细榧粗蛋白质含量相比偏圆形的高产木榧、和尚榧、叶里笑、米榧和大圆榧高,而偏圆形的香榧种仁油脂酸价更低,油脂的品质更好;可将酸价、核形指数、油酸含量作为筛选香榧优株的优选指标。
【目的】 通过比较分析香榧(Torreya grandis ‘Merrillii’)主要功能叶的叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性及丙二醛(MDA)含量等参数的季节性变化,初步探讨香榧叶片光合特性对高温、低温的温度变化的适应机制。【方法】 以人工林中16年生香榧的当年生叶片和越年生叶片为研究对象,测定5、6、8、11月和次年1月中旬香榧叶片的叶绿素荧光参数、比叶质量(SLW)、抗氧化酶活性及可溶性蛋白含量的变化。【结果】 ①与5月中旬相比,8月中旬香榧当年生和越年生叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的实际最大光化学量子效率(ΦPSⅡ)均明显上调,而PSⅡ处调节的能量耗散量子效率(ΦNPQ)均明显下调,其PSⅡ处非调节性能量热耗散量子效率(ΦNO)未发生明显变化;香榧当年生叶片的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均明显增强,过氧化物酶(POD)活性则明显减弱,丙二醛(MDA)含量则无明显变化。②与11月中旬相比, 次年1月的平均温度约降低了近10 ℃,香榧当年生和越年生叶片的ΦPSⅡ和ΦNPQ均显著降低,而其ΦNO呈明显增加趋势,且MDA含量均呈显著增加趋势。【结论】 与5月中旬相比,8月中旬温度较高,香榧叶片可以吸收较多光能,并用于电子传递,以热的形式耗散能量较少,其光合机构未发生光抑制,其较强的抗氧化酶体系能协调地助其适应高温高光环境,因此其当年生叶片和越年生叶片的ΦPSⅡ明显增强;与11月中旬相比,次年1月中旬香榧当年生叶片和越年生叶片在越冬期间受到了冷害,叶片光合机构受到光损伤。综上所述,香榧叶片对环境表现为耐热不耐冷,这可能是其分布北扩的限制因素。
【目的】 测定不同脱蒲时间香榧种仁的香气成分及营养品质的变化,以阐明假种皮对香榧种仁品质的影响。【方法】 采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱联用(SPME/GC-MS)技术测定采收当天脱蒲的种仁样品(记为0d处理)、当天脱蒲并放置10 d的种仁样品(记为10CK处理)、放置10 d脱蒲再采样的种仁样品(记为10BLACK处理)的挥发性香气物质,分析不同脱蒲时间种仁的特征性香气成分,并比较不同处理营养物质的差异。【结果】 ①不同脱蒲处理共鉴定出57种挥发性化合物,分别包括萜烯类(16种)、醇类(14种)、苯类(8种)、醛类(6种)、酯类(1种)、酮类(7种)、酸类(2种)和醚类(3种)物质,其中萜烯类物质含量最高;主成分分析(PCA)显示,0d和10CK处理下香榧种仁主要贡献的香气物质分别为萜烯类化合物和苯类化合物,而10BLACK处理下则为醚类、酮类、醛类、酯类、醇类、酸类化合物。②韦恩图分析发现,0d、10CK、10BLACK处理下香榧种仁的特征性物质分别有14、10、16种,其中10BLACK中的4-萜烯醇、4,6,6-三甲基双环[3.1.1]庚-3-烯-2-醇和4,6,6-三甲基双环[3.1.1]庚-3-烯-2-酮均具有异常气味。③10CK处理相比0d处理的粗脂肪、可溶性糖、可溶性蛋白含量显著增加(P<0.05),而其淀粉含量则显著降低(P <0.05);处理10BLACK与10CK相比各营养成分含量均无显著差异。【结论】 与当天脱蒲的香榧相比,放置10 d脱蒲的香榧种籽会形成有异常气味的物质。因此,香榧采摘后应及时脱蒲,否则会产生有异味的香气物质,影响其种仁风味。
【目的】研究不同水平氮、磷肥配施对青钱柳(Cyclocarya paliurus)生长及叶生物活性物质含量的影响,为青钱柳叶用人工林的定向培育以及提高青钱柳叶生物活性物质含量提供理论依据。【方法】以江西铜鼓种源的青钱柳2年生实生苗为试验材料进行田间试验,采用双因素完全区组试验设计,设置3个施氮水平(N0、N1和N2),3个施磷水平(P0、P1和P2),共9个处理,每个处理3个重复,进行苗木生长指标和叶总黄酮、总三萜、总多酚及总多糖含量测定,采用双因素方差分析比较氮、磷及二者交互作用对相关指标的影响。【结果】氮磷配施对青钱柳幼苗高和地径生长以及叶总黄酮、总三萜、总多酚和总多糖含量均有显著(P<0.05)影响。青钱柳叶总黄酮、总三萜、总多酚含量表现出抛物线形的季节变化,均在7月达最大值,而叶总多糖含量在9月最高。与N0P0处理相比,不同氮磷配施处理均促进了林木生长,且在N2P2处理下树高和地径净生长量最大;但不同氮磷配施处理对叶生物活性物质含量影响不同,且在不同月份以及不同生物活性物质间存在差异。总体看,试验期内各处理间6月叶的总黄酮、总三萜、总多酚和总多糖含量的变化范围分别为17.01~34.25、39.11~55.77、22.74~53.98和22.36~33.24 mg/g,而10月的为16.95~35.26、38.03~54.17、19.78~33.98和23.33~32.46 mg/g。相关分析结果表明,青钱柳苗高月净生长量与对应月的叶生物活性物质含量(总黄酮、总三萜、总多酚和总多糖)相关性不显著(P>0.05),地径月净生长量与对应月的叶次生代谢物含量弱负相关但不显著(P>0.05);青钱柳苗高生长和地径生长之间,以及叶生物活性物质(总黄酮、总三萜、总多酚和总多糖)含量间均存在极显著正相关关系(P<0.01)。【结论】高水平的氮磷肥配施有利于青钱柳生长和叶总三萜含量的提高,中等水平的磷肥有利于青钱柳叶次生代谢物含量的提高,氮磷配施反而抑制青钱柳叶多糖含量;青钱柳幼树生长与其叶次生代谢物质含量之间存在权衡关系。
【目的】通过对青钱柳全基因组序列分析,开发基因组SSR分子标记;尝试构建19个青钱柳优良药用无性系的DNA分子身份证,为后续种质资源评价、遗传多样性和种质鉴定提供技术支撑。【方法】利用MISA(microsatellite identification tool)软件对青钱柳全基因组进行SSR位点搜寻、筛选、识别及富集分析,采用Primer 3.0进行SSR引物设计;用重复性和稳定性高的SSR标记构建青钱柳无性系的识别系统。【结果】①从全基因组中共检测出89 741个SSR位点,SSR位点的发生频率为62.07%。②基因组SSR位点中单核苷酸重复单元比例最高,占总SSR位点的62.67%;六核苷酸重复单元比例最低,占0.15%;SSR位点的重复基序大多以(A/T)n为主。③单核苷酸和二核苷酸重复类型的SSR位点基序重复次数集中在6~16次;随重复次数增加,各SSR位点重复类型出现频率均呈下降趋势。④基因组SSR序列长度介于10~476 bp,不同类型重复单元的SSR序列长度存在变异性;随着重复次数的增加,SSR序列出现的频率整体呈下降趋势。⑤利用Primer 3.0成功设计出78 285对SSR引物;合成的377对中有75对引物可扩增出多态性条带;用5对单碱基重复的多态性SSR引物分析19个药用无性系,构建出无性系的二维码DNA分子身份证。【结论】青钱柳基因组SSR位点出现频率高,位点种类丰富,可为种质资源评价及指纹图谱的构建提供丰富的候选分子标记。
【目的】比较青钱柳(Cyclocarya paliurus)二倍体和四倍体叶表型特征、解剖结构和气孔特征等方面的差异,旨在获得不同倍性青钱柳叶片特征的基础数据。【方法】以青钱柳二倍体和四倍体苗木为材料,对32项叶片特征指标进行测定,并进行独立样本t检验、相关性分析和主成分分析。【结果】除中部小叶的最大叶宽位置和锯齿宽度在倍性间无显著差异外,其余30项叶特征在倍性间均达到显著或极显著差异。其中,四倍体小叶数量极显著少于二倍体,而复叶面积和比叶质量极显著大于二倍体;四倍体顶端小叶和中部小叶的叶长、叶宽和叶面积极显著大于二倍体,而叶形指数极显著小于二倍体;四倍体锯齿密度极显著小于二倍体;四倍体叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度和海绵组织厚度均极显著大于二倍体,而栅海比和紧密度极显著小于二倍体;四倍体气孔长度和气孔宽度极显著大于二倍体,而气孔密度极显著小于二倍体。相关性分析结果表明,青钱柳表型特征与解剖结构和气孔特征各指标间存在广泛而显著的相关关系。主成分分析提取了反映两种倍性青钱柳叶特征差异的指标,分别为小叶叶宽、小叶面积、叶形指数、海绵组织厚度、气孔长度、栅栏组织厚度和紧密度。【结论】青钱柳二倍体和四倍体的叶特征存在显著差异,小叶叶宽、小叶面积和叶形指数等叶表型特征可用于青钱柳二倍体和四倍体初筛。
【目的】评价青钱柳(Cyclocarya paliurus)不同家系受自然低温胁迫后的耐寒性,筛选出耐寒能力强的家系,为青钱柳的引种、选育和栽培提供参考。【方法】以青钱柳23个家系的1年生枝条为研究材料,在自然低温胁迫后测定其相对电导率(REC),丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、淀粉(ST)和游离脯氨酸(Pro)含量,以及过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性等指标,并结合主成分分析、聚类分析等方法对不同家系青钱柳的耐寒性进行初步评价。【结果】自然低温胁迫后,23个家系的1年生枝条中相对电导率、过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性,以及丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、淀粉和游离脯氨酸含量等指标存在显著差异。主成分分析发现,4个主成分能够代表各项生理指标72.4%的信息。将各家系的主成分综合得分进行聚类分析,23个家系的耐寒性可分为3大类:第1类综合得分为1.208~1.284,耐寒性较强,仅包含2个家系(SCMC31和ZJTTS2);第2类综合得分为-0.343~0.631,耐寒性一般,包含GZSQ12、GXBS12、ZJFYS6、AHQLF8、HBWF10等17个家系;第3类综合得分为-1.259~-0.745,耐寒性较差,包含GZSQ9、ZJTTS3、SCMC22、SCMC30等4个家系。【结论】自然低温胁迫后,不同家系青钱柳1年生枝条的相关耐寒性生理指标差异显著,综合主成分分析和聚类分析结果,23个青钱柳家系在耐寒性上可以分为3大类。研究结果可为深入研究青钱柳耐寒机理及耐寒青钱柳家系(品种)的筛选提供参考。
【目的】了解无患子(Sapindus saponaria)关键物候期液流速率特征及其对修剪和气象因子的响应规律,为无患子生殖生长各关键物候期水分的科学管理提供理论参考。【方法】在福建省三明市建宁县无患子国家林木种质资源库试验区,以5年生无患子新品种‘媛华’为试验材料,利用热扩散液流探针和自动气象站监测2021年4月20日—11月9日的树干液流和气象数据分析气象因子和枝叶修剪对无患子液流特征的影响。试验中探针安装于距地面约30 cm处以保证所有处理的探针都安装于第1分枝之下。修剪组样树在花序抽生期长出花序后进行一次性修剪,去掉遮蔽花序阳光的枝组和复叶。对照组样树不做修剪处理。【结果】①无患子日均液流速率随时间在7个生殖生长关键物候期尺度上呈现降低—升高—降低的趋势。在初果期蒸腾活动最强,日均液流速率高达(1.13±0.05)×10-3(修剪)和(1.48±0.05)×10-3cm/s(对照),在果实成熟期蒸腾活动最弱,日均液流速率低至(0.15±0.02)×10-3(修剪)和(0.26±0.03)×10-3 cm/s(对照)。除花芽膨大期外,修剪显著降低了无患子各物候期液流速率,降低作用在树体生长旺盛的晴天较明显、在果实发育末期最强。②太阳辐射、空气温度、风速和饱和水汽压亏缺是无患子液流速率的主要驱动因子,而降水量和空气相对湿度是主要限制因子。持续降水等气象因素是花芽膨大期至开花期前期和果实膨大期中期无患子蒸腾活动的主要限制因素,叶片老化、树体逐渐进入休眠是果实成熟期液流速率低的主要原因。【结论】修剪显著降低了树体蒸腾作用,降低效应随关键物候期向后发展而增强。无患子生殖生长全物候期液流速率波动明显,推测树木和果实生长对水分的需求与树体耗水行为密切相关,而花序生长发育时期持续过量降雨等气象因素不利于无患子蒸腾耗水。
【目的】探究氮磷钾配施对无患子(Sapindus saponaria)‘媛华’和‘粤硕菩提’生长和光合特性的影响,为无患子优良品种科学施肥提供理论依据。【方法】以无患子品种‘媛华’和‘粤硕菩提’为试验材料,采用“3414”大田试验方法,研究不同 N、P 和K配方施肥处理(0.N、P、K均不施肥;1.N肥75 kg/hm2,P肥45 kg/hm2,K肥20 kg/hm2;2.N肥150 kg/hm2,P肥90 kg/hm2,K肥40 kg/hm2;3.N肥225 kg/hm2,P肥135 kg/hm2,K肥60 kg/hm2)对无患子优良品种生长和光合特性的影响。【结果】无患子‘媛华’和‘粤硕菩提’的树高以N2P1K2和N2P2K3处理效果最好,分别比对照提高28.42%和39.14%,且差异显著(P<0.05);其N1P2K1和N2P3K2处理的无患子地径最大,比对照组(N0P0K0)提高了16.11%和32.93%。不同施肥影响无患子‘媛华’树高和地径顺序为磷>氮>钾,而影响‘粤硕菩提’的树高和地径顺序为氮>钾>磷。不同施肥处理无患子‘媛华’和‘粤硕菩提’均以N2P2K2处理的净光合速率最高,较对照组显著提高了42.19%和53.01%,各处理组能提高叶片净光合速率、胞间CO2浓度和蒸腾速率、水分利用效率,但‘媛华’气孔导度变化不明显。氮肥施用量与‘媛华’和‘粤硕菩提’树高和地径均呈极显著正相关。采用熵权TOPSIS法对不同施肥处理下无患子品种‘媛华’和‘粤硕菩提’的生长和光合指标进行综合评价,‘媛华’的施肥处理以N2P1K2和N1P2K2的综合评价较好,‘粤硕菩提’的施肥处理以N1P1K2和N2P2K2较好。【结论】适当氮磷钾配施能有效促进无患子‘媛华’和‘粤硕菩提’的生长和光合特性,‘媛华’的最佳的氮磷钾肥配施方案N、P、K的施肥量分别为115.26、64.14、44.37 kg/hm2,‘粤硕菩提’的N、P、K的施肥量分别为117.90、87.65、36.11 kg/hm2。
【目的】探究文冠果(Xanthoceras sorbifolium)Brassinazole Resistance 1(BZR1)基因家族成员的特征及其在非生物胁迫响应中的作用,为文冠果XsBZR1基因功能的研究和抗逆新品种的选育提供理论参考。【方法】利用生物信息学方法鉴定并系统分析文冠果XsBZR1基因家族;构建35S::XsBZR1-eYFP融合蛋白,对XsBZR1进行亚细胞定位分析;通过实时荧光定量PCR技术分析XsBZR1基因在非生物胁迫下的表达模式;构建XsBZR1- 9基因的过表达载体并转化到拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,观察转基因株系与野生型植株在盐胁迫处理下的生长情况。【结果】①在文冠果基因组中共鉴定出9个BZR1基因,分别命名为XsBZR1-1—XsBZR1-9,这些基因不均匀地分布在6条染色体上。②系统进化和共线性分析表明,XsBZR1蛋白与双子叶植物的BZR 1转录因子亲缘关系更为密切。③XsBZR1基因的启动子区域具有大量的光响应、激素响应元件以及胁迫应答响应元件。④亚细胞定位结果和预测结果一致,9个XsBZR1均定位于细胞核。⑤qRT-PCR分析表明,9个XsBZR1基因在不同的非生物胁迫下表现出不同的表达模式。除XsBZR1-7外,其余XsBZR1基因在低温胁迫下3 h时迅速上调表达;盐胁迫下XsBZR1的表达量呈现较大的差异性,XsBZR1-3/4/5/7的表达受到盐胁迫的显著抑制,而XsBZR1-1和XsBZR1-9在盐胁迫处理9 h时表达量提高到约20倍;XsBZR1-3/7/8/9在干旱处理9 h时表达量提高到2倍以上,而其余XsBZR1在干旱处理下的表达水平变化不大;9个XsBZR1均受到ABA的诱导表达,其中XsBZR1-8在ABA处理9 h时表达量提高到35倍。⑥在拟南芥中过表达XsBZR1-9发现,转基因植株在盐胁迫处理后的主根长度显著高于野生型植株。【结论】XsBZR1家族成员参与了文冠果非生物胁迫响应,过表达XsBZR1-9显著提高植物对盐胁迫的耐受性,这为进一步分析XsBZR1基因在文冠果抗逆机制中的作用奠定了基础。
【目的】表征文冠果(Xanthoceras sorbifolium)中WRINKLED1(WRI1)转录因子的序列同一性、转录激活活性和功能域,为探究其在种子油生物合成中的调控作用提供参考。【方法】利用cDNA末端快速扩增(RACE)技术从成熟文冠果胚乳组织中克隆XsWRI1全长cDNA序列,利用生物信息学工具分析蛋白质序列特性。构建pGBKT7-XsWRI1载体,并将其转化到Y2HGold酵母感受态验证转录激活活性。通过实时荧光定量PCR技术(qRT-PCR)对根、茎、叶、花瓣、雄蕊和发育中的种仁组织特异性表达模式进行定量分析。【结果】XsWRI1基因(GenBank登录号:OR500287)全长1 688 bp,编码414个氨基酸,为亲水性不稳定蛋白。酵母活性检测证实XsWRI1具有较强的转录激活活性。组织特异性表达分析显示,XsWRI1的表达在发育胚乳中占主导地位,营养器官(根、茎、叶)和其他生殖器官(花瓣、雄蕊)中的表达水平可以忽略不计。结构预测确定了2个保守的AP2/EREBP DNA结合结构域(残基76-148和177-238)和一个核定位信号。【结论】本研究阐明XsWRI1在文冠果中的分子特征和组织特异性调控作用,突出了其在脂质生物合成途径中的潜在作用。这些发现为有针对性的基因操作,以增强木本油料作物的种子油积累奠定了基础。
【目的】文冠果是中国特有木本油料树种,除种仁油之外,果皮皂苷在生产中也具有较高利用价值。本研究对文冠果优良无性系果实生长发育过程中果实形态指标、种仁油脂含量、果皮中皂苷、可溶性糖和淀粉含量的动态变化进行分析,为文冠果高效栽培管理和果实采收策略的制定提供科学依据。【方法】调查了文冠果果实生长发育过程及内含物含量动态变化,并建立相关生长模型。【结果】①文冠果果实横纵径生长发育曲线为单“S”形曲线,果实生长过程可划分为生长初期(花后1~16 d)、速生期(花后17~38 d)、生长后期(花后39~45 d)、果实成熟期(花后46~80 d)4个阶段。②种子油脂及果皮皂苷积累关键时期分别为花后45~80 d 和花后55~65 d,种仁含油率和果皮皂苷质量分数最高值分别出现在花后80 d(62.75%)和65 d (1.599%)。可溶性糖与淀粉含量分别在花后75 d和花后65 d达到峰值。③果皮皂苷、可溶性糖、淀粉含量与果实横纵径、鲜质量呈极显著正相关。【结论】花后75~80 d为文冠果油用果实最佳采收期,此时果实横径64.82~66.47 mm,纵径67.26~69.97 mm;花后60~65 d为皂用果实最佳采收期,此时果实横径62.64~63.63 mm,纵径65.57~65.94 mm。
【目的】分析文冠果(Xanthoceras sorbifolium)无性系间表型性状、叶用成分及相关酶活性的变异程度和相关关系,开展综合评价,为优良叶用文冠果无性系的定向培育、引种推广提供科学依据。【方法】以引种到江苏盐城林场的 23 个文冠果无性系为研究对象,通过比较其变异系数分析表型性状、叶用成分及相关酶活性的变异程度,采用 Pearson 相关系数评价表型性状间、叶用成分及相关酶活性间的相关关系,运用主成分分析、系统聚类法对各无性系进行综合评价和分类。【结果】参试文冠果无性系的 15 个指标存在不同程度的变异,变异范围为 6.17%~43.00%。表型性状间、叶用成分及相关酶活性间共有9对指标呈极显著相关(P<0.01),5 对指标呈显著相关(P<0.05)。【结论】参试文冠果无性系的叶性状在各无性系间存在丰富变异,筛选潜力大。本研究筛选出的优良无性系为 50、Y8 和 Y11,可在盐城地区进一步推广栽培。
【目的】以3种栽培类型的蓝莓品种‘奥尼尔’(Vaccinium corymbosum ‘O’Neal’)、‘红粉佳人’(V. ashei ‘Pink lemonade’)及‘博尼塔’(V. ashei ‘Bonita’)为父本,与3种倍性的蓝莓配置杂交组合,比较授粉后24个杂交组合坐果率及果实感官品质性状差异,为蓝莓杂交育种的亲本选择和栽培实践中授粉树选配提供参考。【方法】以各杂交组合果实为试材、母本品种自然授粉为对照(CK),测定果实外观指标、主要糖类、抗氧化物质、挥发性物质含量等果实感官品质指标。【结果】3个父本与兔眼品种‘沃农’(‘Vernon’)‘布莱特蓝’(‘Briteblue’)杂交亲和性较低,用‘奥尼尔’和‘博尼塔’对高丛蓝莓品种授粉后均有较高的坐果率,用‘奥尼尔’花粉授粉后的‘天后’(‘Primadonna’)果实单果质量降低而硬度显著提高,用‘博尼塔’花粉授粉‘天后’的果实果形指数明显提高。观察杂交种子发现,‘红粉佳人’与南高丛品种杂交坐果率较高且果实无籽,3个父本与兔眼品种‘顶峰’(‘Climax’)杂交果实也均无籽。与自然授粉亲本相比,用‘奥尼尔’和‘博尼塔’授粉显著提高高丛品种果实的糖类物质含量,尤以‘博尼塔’授粉‘温莎’(‘Windsor’)和‘天后’果实固酸比极高。芳香物质检测分析发现,各杂交组合中共检测出59种挥发性物质,主要共有物质为芳樟醇、石竹素和反-2-己烯醛。‘夏普蓝’(‘Sharpblue’)经‘博尼塔’和‘奥尼尔’授粉后果实中芳樟醇含量均显著提高,而‘天后’仅经‘奥尼尔’授粉后芳樟醇含量显著提高,且用‘奥尼尔’授粉的‘天后’和‘夏普蓝’果实反-2-己烯醛含量显著高于自然授粉果实。兔眼品种‘顶峰’经‘红粉佳人’授粉后挥发性物质种类增加明显且以烯类物质较多。总酚和花色苷含量在不同倍性授粉组合中变化趋势相似,以‘奥尼尔’为父本的‘顶峰’果实总酚和VC含量最高,自然授粉的‘天后’和‘顶峰’果实花色苷含量较高。【结论】不同倍性蓝莓杂交具一定亲和性,兔眼衍生品种‘红粉佳人’与南高丛品种杂交可获得无籽果实,兔眼品种‘博尼塔’与高丛品种杂交果实固酸比提高作用显著,南高丛‘奥尼尔’与兔眼‘顶峰’杂交不仅产生无籽果实且促进了抗氧化物质积累。
【目的】综合评价南京地区46个蓝莓品种的果实特性,为蓝莓良种筛选和育种提供参考信息。【方法】测定蓝莓果实外观和内在品质指标,考察感官特点并评分,通过相关性、主成分和聚类分析对46个蓝莓品种进行分类评定。【结果】从3种类型来看,北高丛蓝莓果实最大,硬度和酸度最高,感官评分最高;南高丛蓝莓果实偏小,硬度最低,甜度最高,总多酚含量最高,感官评分最低;兔眼蓝莓的果实较大,果皮占比最高,总花色苷含量最高。外观指标中去果粉色度a*的变异系数最高(2 926.91%),其次为原果色度(370.96%);品质指标中固酸比的变异系数最高(42.77%),其次为果实总花色苷含量(39.78%);感官评分的变异系数最小(低于10%)。相关性分析结果表明,果实越大果皮占比越低,总多酚含量越低。总酸含量是果实酸甜度的决定性指标。外观和综合评分与代表果实大小的单果质量、横径和纵径呈极显著正相关,可见大果是感官评定时的一个首选指标。聚类分析将46个品种分为3类,其中第Ⅰ类果实大,硬度高,酸度高;第Ⅱ类果实较大,甜度高;第Ⅲ类果实较小,果皮占比高,属于高花色苷和多酚含量的加工类型。以主成分分析将11个外观和品质指标降维为4个主成分,累计贡献率为75.217%。感官评定发现,46个蓝莓品种的果实除大小、酸甜度和营养成分含量高低的差异之外,还有果粉厚度、口感以及果香味的差异,并通过感官评定确定了7个大果品种‘天后’、‘新千年’、‘珠宝’、‘钱德勒’、‘布里吉塔’、‘奥罗拉’和‘巨蓝’,3个甜度较高的品种‘安娜’、‘甜心’和‘灿烂’,4个口感极佳的品种‘阳光’、‘玉蓝’、‘布里吉塔’和‘贝姬蓝’,3个果香浓郁的品种‘玉蓝’、‘甜心’和‘红粉佳人’。综合评定发现,感官评定与主成分及聚类分析的结果基本一致。【结论】46个蓝莓品种中,‘巨蓝’、‘钱德勒’、‘甜心’、‘布里吉塔’、‘新千年’、‘贝姬蓝’、‘天后’、‘灿烂’、‘玉蓝’、‘红粉佳人’等10个品种果实的鲜食品质较好(大果、高甜度、口感脆硬和果香浓郁),推荐用于鲜食; ‘园蓝’、‘中植4号’、‘寨选4号’、‘巴尔德温’和‘森吐里昂’等5个品种果实的营养品质较好(高花色苷、多酚含量和高果皮占比),推荐用于加工。这些品种也可以作为相应育种目标的亲本材料。
【目的】蓝莓(Vaccinium spp.)富含花色苷等活性成分,具有抗氧化、抗炎、降血脂等生理功能,近年来备受关注。不同品种蓝莓在果实品质和功能成分上存在显著差异,明确这些差异对育种和加工具有重要意义。对比研究10个高花色苷蓝莓品种的果实品质特性,为鲜食品种选育、功能产品研发及优质育种亲本筛选提供参考。【方法】选取南高丛(V. corymbosum)、北高丛和兔眼蓝莓(V. ashei)品种共10个,测定成熟果实的外观特性(色度、果径、果质量、硬度)、营养成分(糖、酸含量)及功能成分(多酚、花色苷、黄酮、鞣花酸含量),并进行相关性分析和聚类分析,综合评价果实品质。【结果】花色苷质量分数的变异系数最大(27.16%),总酸质量分数次之(26.61%),可溶性固形物质量分数变异系数最小(2.84%)。功能成分方面,‘森吐里昂’(‘Centurion’)、‘埃利奥特’(‘Elliott’)、‘园蓝’(Cardenblue)、‘寨选4号’(‘Zhzixuan No.4’)和‘蓝美1号’(‘Lanmei No. 1’)的花色苷含量较高,其中‘森吐里昂’全果花色苷质量分数达3.09 mg/g,‘埃利奥特’果皮花色苷质量分数最高(41.92 mg/g)。多酚、黄酮和鞣花酸与花色苷含量呈显著正相关,果皮与功能成分含量呈正相关。外观方面,‘布里吉塔’(‘Brigitta’)单果质量最大(2.42 g),‘蓝美1号’果形最圆,‘埃利奥特’果形最扁。‘蓝丰’(‘Blue crop’)、‘布里吉塔’、‘灿烂’(‘Bright well’)等果粉较多的品种硬度较高,耐贮藏性较好。固酸比分析表明,‘寨选4号’、‘灿烂’、‘蓝丰’和‘园蓝’固酸比高于20,口感较甜,适合鲜食。【结论】10个品种中,‘森吐里昂’、‘埃利奥特’和‘园蓝’、‘乡铃’(‘Homebell’)和‘寨选4号’花色苷等功能成分含量高,适合作为功能成分提取原料和高营养保健育种亲本。‘蓝丰’、‘布里吉塔’、‘灿烂’等品种固酸比高、外观品质好,更适合鲜食市场。果皮较厚的品种适合加工和功能成分提取,果粉多的品种在贮藏保鲜方面具有优势,为采后保鲜技术提供了新思路。
【目的】分析蓝莓(Vaccinum spp.)果实发育过程中糖及其他品质指标的变化特点,探讨蓝莓果实发育过程中糖类物质积累的潜在机制,为品质改良提供理论依据。【方法】以6个蓝莓品种不同发育阶段的果实为研究对象,对其外观参数、抗氧化指标、品质指标、糖转运蛋白基因的表达,以及糖的组分和含量进行测定,并采用Pearson模型进行各指标间的相关性分析。【结果】随着果实的发育,各品种果实逐渐增大,颜色逐渐加深,在紫果期(S3),6个蓝莓品种中,‘莱克西’的单果质量和横径最大,‘中植2号’最小;在紫果期(S3)‘莱克西’的颜色指标L值最大,a*和b*值最小。随着果实的发育, O 2 · -的产生速率和丙二醛(MDA)含量逐渐上升,H2O2含量(除‘中植4号’外)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均先降后升,过氧化物酶(POD)活性逐渐增加;可溶性固形物和花色苷含量逐渐上升,黄酮含量逐渐下降,鞣花酸含量先降后升,其中‘中植4号’紫果期的可溶性固形物和花色苷含量最高;3个VcSWEETs基因的表达具有明显的品种特异性和发育阶段依赖性;蔗糖、葡萄糖、果糖和总糖含量持续增加,其中葡萄糖含量在各阶段均较低,在S3时期,除‘中植1号’外总糖质量分数均大于200 mg/g。【结论】随着果实的发育,糖含量逐渐增加,S3时期‘莱克西’的总糖含量最高,其次是‘中植2号’和‘中植4号’;果实的增大、花色苷含量和POD活性的增加,以及VcSWEET1基因的上调表达均有利于糖积累。
【目的】随着塑料制品带来的污染问题日益严重,人们的环保意识逐渐增强。基于中国丰富的竹资源和竹产业优势,本研究剖析“以竹代塑”发展现状,明确竹产业链中竹资源高效培育及发展的优势与面临的挑战,旨在引导科研机构与企业聚焦关键技术攻关,加大研发投入以促进竹培育技术创新和提高竹资源利用效率及产品质量,提升竹产业整体竞争力。【方法】检索中国知网(CNKI)和Web of Science核心集(WoS)近15年(2010—2024年)与“以竹代塑”和“竹资源”相关的研究文献,应用VOSviewer对目前研发的竹种、研究热点等进行知识图谱可视化分析,同时对全国26个重点竹产区开展问卷调查和实地调研,解析竹资源高效培育利用现状及面临的挑战。【结果】近15年来,有关“以竹代塑”和“竹资源”的研究呈蓬勃发展态势,热点聚焦竹子的生物学特性、竹材的物理化学性质以及力学性质等方面。我国发展“以竹代塑”的核心优势明显,如资源禀赋突出、产业发展迅速、经济效益明显、各级政策支持等,但竹资源高效培育面临着主要瓶颈问题,如监测粗放、种质开发不足等,为此提出种质创新、低产林改造、设施升级等发展路径。【结论】未来应重点建设竹类种质资源库,定向培育高价值“代塑”竹种;着力改造低产低效竹林,因地制宜建立高标准竹林地示范区;科学规划并完善竹林基地道路、蓄水灌溉等基础设施,创新竹林优质原料供给与先进经营管理模式,为生态文明建设、社会经济发展、乡村振兴及“双碳”目标达成提供竹业支撑。
【目的】竹子的节间长度是竹材产业利用的重要性状。平安竹(Pseudosasa japonica var. tsutsumiana)为矢竹(P. vjaponica)的稳定矮秆变异体,节间缩短成花瓶状,是研究竹类节间生长的理想材料。前期研究分析发现GRAS转录因子PjGRAS56为平安竹缩短节间形成的关键因子。本研究旨在解析PjGRAS56在竹子节间生长发育中的潜在作用。【方法】利用生物信息学分析PjGRAS56序列特征,激光共聚焦观察其亚细胞定位,酵母转录系统分析转录因子激活活性,水稻(Oryza sativa)与拟南芥(Arabidopsis thaliana)转基因技术分析过表达PjGRAS56植株表型,转录组测序与qRT-PCR分析基因表达变化,徒手切片观察节间细胞长度。【结果】PjGRAS56定位于细胞核与细胞质中,无转录激活活性,且在平安竹节间分裂区中显著下调表达;水稻PjGRAS56过表达植株矮化、节间缩短、分蘖数减少、穗长和种子芒长变短、籽粒数减少,同时叶夹角变小;而在拟南芥中,过表达植株叶片缩小、花茎变短;水稻PjGRAS56过表达植株的节间细胞长度与对照植株无显著差异,但细胞数目显著下降。转录组测序与差异表达基因分析显示,细胞分裂相关基因在过表达植株中显著下调表达。【结论】PjGRAS56是竹子节间生长潜在负调控因子。
【目的】揭示带状采伐毛竹(Phyllostachys edulis)林分动态特征,为后续探索适用于带状采伐毛竹林的科学管理措施提供参考。【方法】以江苏省宜兴市国有林场毛竹纯林为研究对象进行带状皆伐试验,设置3 块8 m×20 m的采伐样地,在采伐样地两侧设置相同宽度的保留样地,以3 块20 m×20 m传统经营样地做为对照,调查带状采伐5 年内不同处理样地毛竹发笋成竹、新竹质量及土壤养分含量变化动态,采用Pearson相关性分析影响林分特征的土壤养分因子。【结果】①毛竹林伐后第1年,采伐样地发笋数量较保留样地和对照样地增加了71.17%和62.21%,成竹数量增加了38.97%和55.07%。②伐后第1年,新竹平均胸径、平均枝下高、平均竹高均显著低于对照样地(P<0.05);伐后第5年,采伐样地新竹胸径、平均竹高均高于对照,其中,新竹平均枝下高与对照差异显著(P<0.05)。③带状采伐显著降低了采伐样地的土壤全量养分含量(P<0.05),增加了采伐样地和保留样地的速效养分含量,但差异不显著;采伐样地土壤有机碳含量低于对照样地和保留样地,差异不显著。伐后第5年,采伐样地和保留样地土壤养分含量较对照样地均不存在显著差异。④相关性分析表明,采伐样地发笋数量与土壤碱解氮、速效钾含量呈极显著负相关(P<0.01),成竹数量与土壤碱解氮、速效钾含量呈显著负相关(P<0.05),新竹质量特征与土壤全钾含量呈显著正相关(P<0.05)。【结论】带状采伐增加了毛竹林发笋、成竹数量,降低了新竹质量,造成土壤全量养分流失,但提高了速效养分含量。随着样地恢复,新竹质量逐渐上升,土壤肥力有所改善。伐后第5年,采伐样地毛竹林林分特征恢复到对照样地水平。
【目的】不同叶龄竹类植物对大气臭氧(O3)污染的敏感性或响应可能存在一定差异,研究不同叶龄影响下的光合响应生理机制,为全面理解竹类植物对大气O3污染的响应机制提供参考。【方法】以美丽箬竹(Indocalamus decorus)为研究对象,开顶式静态箱内设置3种O3浓度处理:AA(大气背景),AA+70(增加70×10-9 O3)和AA+140(增加140×10-9 O3),检测老叶和新叶的叶绿素相对含量(SPAD)、气体交换及叶绿素荧光参数。【结果】①新老叶SPAD对O3浓度的响应不同,老叶SPAD在AA+70 和AA+140处理下分别下降了10.5%和7.8%(P<0.05),而新叶SPAD在AA+140处理下上升了6.3%。O3浓度升高(eO3)和叶龄对叶绿素SPAD存在交互作用,eO3增加了不同叶龄叶片SPAD的差异;②eO3显著降低了老叶的饱和光强下最大光合速率(Asat)和气孔导度(Gs),而对新叶无显著影响,可见导致老叶光合速率下降的主要原因是非气孔限制;③eO3显著降低了新叶和老叶的实际光量子产率(PhiPS2)、CO2同化的量子效率(PhiCO2)和光合电子传递效率(ETR),但是老叶下降的幅度大于新叶。另外,eO3降低了新叶的光化学猝灭系数(qP)。eO3和叶龄在PhiCO2具有显著交互作用,表现为eO3增加了新老叶龄的差异。【结论】新叶对eO3的响应要弱于老叶,叶龄是影响叶片气体交换和叶绿素荧光对eO3响应的重要因素,非气孔限制是美丽箬竹老叶Asat下降的主要原因。美丽箬竹在O3污染中存在对新叶明显的 “启动”和“补偿”效应,以保证植株的最大光合生长,这也是其生长迅速同时具有较强大气O3抗性的原因之一。美丽箬竹的抗O3特性和对新叶的快速补偿效应可提升其在污染地区的存活率,增加其作为“以竹代塑”原料的稳定性。
