喜树人工复合群落目的活性物质定向培育的研究

论文摘要

喜树和南方红豆杉体内分别含有抗癌活性成分——喜树碱和紫杉醇,是著名的抗癌树种,但其体内含量甚低,并且喜树和南方红豆杉又分别属于国家二级和一级保护植物,禁止采收野生种群,为满足市场的巨大需求,只能进行人工培植;根据喜树和南方红豆杉自然分布均属于山地植物和喜树阳性,南方红豆杉阴性的生物生态学特性,科学构建了喜树人工复合群落,不仅提高土地利用率,并且对于山地多农田少的浙江地区,能够少占用农用地,实现资源增量。由于喜树碱和紫杉醇分别是喜树和南方红豆杉的一种次生代谢产物,它们利用并受控于所处的生态环境条件,通过分析喜树和南方红豆杉的次生代谢特点和环境特点发现,环境干旱和光照强度能提高喜树碱和紫杉醇含量。符合植物生活史型理论中的C型理论。本文以植物生活史型中的C型理论作为指导,将喜树和南方红豆杉配置在一起,筛选出关键生态因子,对喜树和南方红豆杉人工复合群落进行定向培育。根据喜树和南方红豆杉的生物生态学特性及其次生代谢特点,首先分别对喜树和南方红豆杉中喜树碱和紫杉醇含量变化及其生态条件的关系进行了筛选,结果表明喜树在全光照条件下,当水分条件干旱时能促进喜树碱含量增加,在相同条件下,光照强度越强,喜树碱含量越高。南方红豆杉随着光强的增强,紫杉醇含量提高,在同等条件下,水分条件越低,紫杉醇含量越高。根据上述结果,我们以喜树为建群种,以南方红豆杉为伴生种构建了喜树人工复合群落,设置了平地和坡地两种生态条件并且以人工单种群落作为对比,建成后对目的活性物质含量进行跟踪测试分析,结果表明:在平地和坡地人工复合群落中,喜树碱平均含量为0.6‰和0.88‰,紫杉醇平均含量为0.15‰和0.18‰,坡地人工复合群落中的目的活性物质含量均高于平地,原因是在平地人工复合群落中,地势平缓,地表径流小,郁闭度是0.43,光照和土壤胁迫较小;而坡地中由于坡度大,排水良好,郁闭度是0.37,光照和土壤胁迫均大于平地。通过人工调控改善林分环境条件后的喜树碱和紫杉醇含量也呈现同样的规律。上述结果,应用植物生活史型理论进行划分,平地和坡地人工复合群落中的喜树分别属于V型和V型向VC型过渡,南方红豆杉属于V型和V型,人工调控改变环境条件后,平地、坡地喜树和南方红豆杉的生活史型分别属于V型、VC型、VC型、VC型,表明光照和干旱胁迫增强,促进喜树和南方红豆杉克隆生长,提高体内次生代谢物质积累。本文首次应用植物生活史型理论,筛选了水分和光照关键生态因子,在平地和坡地进行种植,并进行了人工调控,属于自主创新型的研究,不仅为喜树和红豆杉高产培育提供了示范,还为山区农民改变传统种植结构、促进新农村建设提供了理论支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 喜树和南方红豆杉研究概述
• 1.1.1 喜树研究概述
• 1.1.2 南方红豆杉概述
• 1.2 植物目的生物活性物质
• 1.2.1 生物活性物质的概念
• 1.2.2 植物目的生物活性物质
• 1.2.3 植物目的生物活性物质的分类
• 1.2.4 植物目的生物活性物质代谢的环境调控
• 1.3 植物人工复合群落技术
• 1.3.1 植物人工复合群落的概念
• 1.3.2 植物人工复合群落的优点
• 1.3.3 植物人工复合群落的构建
• 1.3.4 植物人工复合群落技术在定向培育中的应用
• 1.4 植物生活史型理论
• 1.4.1 植物生活史型理论的提出
• 1.4.2 植物生活史型的划分
• 1.4.3 特定植物生活史型有利于目的活性物质积累
• 1.4.4 植物生活史型理论对定向培育的指导
• 1.5 植物人工定向培育
• 1.5.1 植物人工培育
• 1.5.2 植物人工定向培育的概念
• 1.5.3 植物目的生物活性物质定向培育现状
• 1.5.4 植物目的生物活性物质定向培育发展趋势
• 1.6 研究内容、目的和意义
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 研究目的和意义
• 2 研究地选择及其自然概况
• 2.1 研究地的选择及其地理位置
• 2.2 研究地的自然概况
• 2.2.1 研究地气候条件
• 2.2.2 研究地的地形条件
• 2.2.3 研究地的土壤条件
• 2.2.4 研究地的自然植被类型
• 2.2.5 研究地的地形分类
• 3 研究方法
• 3.1 生活史型计算方法
• 3.1.1 生活史型相关数据调查方法
• 3.1.2 生活史型的划分方法
• 3.2 目的活性物质的检测方法
• 3.2.1 喜树碱含量的检测方法
• 3.2.2 紫杉醇含量的检测方法
• 4 定向培育的总体思路
• 4.1 定向培育的基本技术路线
• 4.2 定向培育的技术要点
• 4.2.1 定向培育方向的选择
• 4.2.2 定向培育生活史型的选择
• 4.2.3 实现培育目的所需环境条件的筛选和确定
• 4.2.4 实现所需环境条件的工程设计
• 4.2.5 目的植物的培植
• 4.2.6 培育植物生活史型的计测
• 5 利用人工复合群落实现目的植物定向培育的工程设计
• 5.1 喜树人工复合群落的育苗技术
• 5.1.1 苗圃地选择
• 5.1.2 整地作床
• 5.1.3 催芽与播种
• 5.1.4 苗期管理
• 5.2 工程设计
• 5.2.1 对照组工程设计
• 5.2.2 不同立地条件人工复合群落工程设计
• 5.3 喜树人工复合群落的定植技术
• 5.3.1 整地
• 5.3.2 植穴
• 5.3.3 定植
• 6 喜树和南方红豆杉定向培育实现目的活性物质增量的环境条件筛选实验
• 6.1 喜树定向培育实现目的活性物质增量环境条件的确定
• 6.2 南方红豆杉定向培育实现目的活性物质增量环境条件筛选实验
• 6.2.1 不同水分条件对南方红豆杉生活史型及紫杉醇含量的影响
• 6.2.2 不同光照条件对南方红豆杉生活史型及紫杉醇含量的影响
• 6.3 本章小节
• 7 平地喜树人工复合群落的定向培育
• 7.1 平地人工复合群落的环境条件特征及其调控
• 7.1.1 水分条件特征
• 7.1.2 光照条件特征
• 7.2 平地人工复合群落主要植物种生活史型分析
• 7.2.1 喜树生活史型的计测分析
• 7.2.2 南方红豆杉生活史型的计测分析
• 7.3 平地人工单种群落和人工复合群落目的活性物质的含量分析
• 7.4 本章小节
• 8 坡地喜树人工复合群落定向培育
• 8.1 坡地人工复合群落的环境条件特征及其调控
• 8.1.1 水分条件特征
• 8.1.2 光照条件特征
• 8.2 坡地人工复合群落主要植物种生活史型分析
• 8.2.1 喜树生活史型的计测分析
• 8.2.2 南方红豆杉生活史型的计测分析
• 8.3 坡地人工复合群落目的活性物质的含量分析
• 8.4 本章小节
• 9 不同立地条件下喜树人工复合群落定向培育技术比较
• 9.1 不同立地条件下人工复合群落的环境条件和调控前后特征及比较
• 9.1.1 水分条件特征
• 9.1.2 光照条件特征
• 9.2 不同立地条件下人工复合群落的生活史型比较
• 9.2.1 不同立地条件下人工复合群落中喜树生活史型比较
• 9.2.2 不同立地条件下人工复合群落中南方红豆杉生活史型比较
• 9.3 不同立地条件下人工复合群落目的活性物质含量比较
• 9.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢