湿地松优良家系高产的生理基础研究

论文摘要

面对天然林的减少，全球森林资源总量和质量下降的格局，世界各国均在迅速发展工业人工林。湿地松（Pinus elliottii）是我国从美国引进的一种速生纸浆原料树种，目前在我国亚热带和热带地区广为种植。利用田间试验和模拟试验方法，采用野外与室内仪器测定相结合的方法，以定量分析为主，综合运用林木遗传育种学、植物生理学、森林培育学、生态学、动态经济学、生物统计学、多元统计分析的方法，以实现工业人工林的集约经营和定向培育为目标，开展了湿地松优良家系高产的生理基础研究，为湿地松优良家系遗传改良和人工林高产栽培措施的调控提供理论依据。本项研究的主要结论如下：1、利用约束和无约束选择指数，根据纸浆材的要求，进行生长、形质和材性联合选择，选出了0-1027、0-464、Ⅱ-101、2-46、0-609、0-508、0-1077等7个最佳纸浆材家系。2、湿地松优良家系的抗旱性与其体内保护酶系统对活性氧有较强的清除能力相关。在水分胁迫条件下SOD、CAT、AsA、MDA、O2-产生速率在品种之间没有明显的规律性，但其产生具有同步性，一方面湿地松各家系在受到过氧化产物MDA和O2-的毒害的同时，另一方面所有家系的SOD、CAT、AsA活性被激活并得到加强，以维持其植株的正常生理活动。3、水分胁迫下湿地松优良家系具有较高的还原性糖和可溶性糖含量；在水分胁迫下家系464、1027的Chl、Chla、Chlb、Chla／Chlb、Caro值显著高于对照、高于家系的平均水平；在水分胁迫下，湿地松优良家系1027、464的光合特征值Pn、Cond、Tr、CE、Φ显著高于对照，优于其它家系。可用水分胁迫下湿地松针叶中的还原性糖、可溶性糖、总叶绿素含量和净光合速率值的大小作为湿地松优良家系选择的生理指标。4、湿地松优良家系在3～8月典型天气的Pn日变化模式为‘双峰’型，一年中其余各月即1、2、9、10、11、12月的Pn日变化模式为‘单峰’型；湿地松各家系1龄针叶、2龄针叶净光合速率的季节变异规律呈‘双峰’型；各家系1龄针叶、2龄针叶最大净光合速率的季节变异规律呈‘双峰’型，这种季节变异规律分别受表观量子效率和羧化效率较强控制。5、各家系1龄针叶的Pn值显著高于2龄针叶的Pn值，全天以傍晚时的Pn值为最低。且湿地松优良家系的Pn值与湿地松的生长量呈正相关；湿地松优良家系1龄针叶的Pn值明显低于其Amax值，仅为Amax的64．41％，各家系2龄针叶的Pn值明显低于其Amax值，仅为Amax的54．44％。6、湿地松优良家系1龄针叶、2龄针叶的表观量子效率、羧化效率、光饱和点、CO2饱和点等光合特征参数均明显高于普通品种。湿地松优良家系家系2龄针叶光补偿点、1龄针叶、2龄针叶的CO2补偿点要低于普通种，表明湿地松优良家系在弱光和低CO2浓度条件下仍具有较强的光合能力，在较高光合有效辐射和CO2浓度条件下也能继续进行光合同化，其光合效率高；适宜的水分和CO2浓度，是湿地松优良家系高产的主要生境因子。可用湿地松表观量子效率和羧化效率的大小作为湿地松优良家系选择的生理指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 工业人工林的发展背景
• 1.2 工业人工林的国内外研究概述
• 1.3 发展工业人工林的目的意义
• 1.4 项目研究的目的意义
• 2 湿地松遗传改良、定向培育及生理基础研究进展
• 2.1 湿地松生理生态学、遗传改良及定向培育研究进展
• 2.1.1 湿地松生理生态学研究
• 2.1.2 湿地松遗传改良
• 2.1.3 湿地松壮苗培育
• 2.1.4 湿地松密度管理与调控
• 2.1.5 湿地松集约经营与定向培育
• 2.2 林木生理生态学基础研究进展
• 2.2.1 林木的光合作用特性研究
• 2.2.2 林木光合生理生态的研究动态
• 2.2.3 林木光合作用影响因子研究进展
• 2.2.3.1 影响林木光合作用的内在因子
• 2.2.3.2 影响林木光合作用的外在因子
• 2.2.4 光合作用与植物的生长
• 2.2.5 林木水分胁迫生理响应研究进展
• 2.2.5.1 水分胁迫对林木光合作用的影响
• 2.2.5.2 水分胁迫对林木生长的影响
• 2.2.5.3 水分胁迫下光合作用受抑的气孔与非气孔效应
• 2.2.5.4 水分胁迫对植物体内活性氧代谢影晌的研究进展
• 2.2.5.5 水分胁迫对植物体内碳水化合物代谢影响的研究进展
• 3 湿地松优良家系高产研究的理论基础
• 3.1 光合作用的种间和种内变异
• 3.2 光合作用的日变化
• 3.3 光合作用的季节变化
• 3.4 水分胁迫对林木光合作用和生长的响应
• 4 试验设计
• 4.1 试验地点概况
• 4.2 试验材料的选择与处理
• 4.2.1 湿地松各种试验所用家系材料
• 4.2.2 研究所采用的技术路线
• 4.2.3 试验设计
• 4.2.4 湿地松各家系苗木的盆栽与土壤水分控制
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 家系性状观测方法
• 4.3.2 土壤水分含量测定
• 4.3.3 SOD活性测定
• 4.3.4 CAT活性测定
• 4.3.5 AsA活性测定
• 4.3.6 MDA活性测定
• 2^-产生速率测定'>4.3.7 O₂^-产生速率测定
• 4.3.8 可溶性蛋白质含量测定
• 4.3.9 还原性糖含量测定
• 4.3.10 可溶性糖含量测定
• 4.3.11 光合色素测定方法
• 4.3.12 光合参数的测定
• 4.3.13 表观量子效率的测定
• 4.3.14 羧化效率的测定
• 4.4 数据处理与分析
• 4.4.1 家系材料统计与分析方法
• 4.4.2 数据作图与统计分析软件
• 4.4.3 各种生理因子分析与计算方法
• 4.4.4 通径分析原理
• 5 湿地松纸浆材优良家系选择技术研究
• 5.1 结果与分析
• 5.1.1 性状差异性分析
• 5.1.2 性状遗传力估计与性状间相关
• 5.1.3 木材纤维素的变异
• 5.1.4 生长和材质性状间幼—成相关性
• 5.2 目标优良的家系选择
• 5.2.1 构建选择指数主要性状的确定
• 5.2.2 利用约束和无约束选择指数进行性状优良的家系选择
• 5.3 小结
• 5.3.1 掌握了湿地松家系生长、形质、材性等性状间的遗传变异规律及相互关系
• 5.3.2 主要经济性状最低选择年龄
• 5.3.3 通过研究选出了生长、形质、材性兼优的湿地松纸浆材家系
• 6 湿地松优良家系对水分胁迫的生理响应
• 6.1 湿地松优良家系保护酶活性及脂质过氧化作用对水分胁迫的生理响应
• 6.1.1 各家系SOD酶对水分胁迫的生理响应
• 6.1.2 各家系CAT酶对水分胁迫的生理响应
• 6.1.3 各家系AsA酶对水分胁迫的生理响应
• 6.1.4 各家系MDA对水分胁迫的生理响应
• 2^-对水分胁迫的生理响应'>6.1.5 各家系O₂^-对水分胁迫的生理响应
• 6.1.6 小结
• 6.2 湿地松优良家系蛋白质及糖类对水分胁迫的生理响应
• 6.2.1 各家系可溶性蛋白质对水分胁迫的生理响应
• 6.2.2 各家系还原性糖对水分胁迫的生理响应
• 6.2.3 各家系可溶性糖对水分胁迫的生理响应
• 6.2.4 小结
• 6.3 湿地松家系光合色素对水分胁迫的生理响应
• 6.3.1 各家系总叶绿素（Chl）对水分胁迫的响应
• 6.3.2 各家系叶绿素a（Chla）对水分胁迫的响应
• 6.3.3 各家系叶绿素b（Chlb）对水分胁迫的响应
• 6.3.4 各家系Chla/Chlb对水分胁迫的响应
• 6.3.5 水分胁迫下各家系类胡萝卜素（Caro）的响应模式
• 6.3.6 各家系Caro/Chl对水分胁迫下的响应
• 6.3.7 小结
• 6.4 湿地松家系光合特性对水分胁迫的响应
• 6.4.1 各家系间的净光合速率（Pn）对水分胁迫的响应
• 6.4.2 各家系间的气孔导度（Cond）对水分胁迫的响应
• 2（Ci）浓度对水分胁迫的响应'>6.4.3 各家系胞间CO₂（Ci）浓度对水分胁迫的响应
• 6.4.4 各家系蒸腾速率（Tr）对水分胁迫的响应
• 6.4.5 各家系水分利用效率（WUP）对水分胁迫的响应
• 6.4.6 各家系羧化效率（CE）对水分胁迫的响应
• 6.4.7 各家系表观量子效率（Φ）对水分胁迫的响应
• 6.4.8 小结
• 7 湿地松各半同胞家系的光合特性研究及与环境因子相关性分析
• 7.1 湿地松优良半同胞家系净光合速率的日变化和季节变化规律
• 7.1.1 各家系各月净光合速率的日变化
• 7.1.1.1 各家系1月净光合速率的日变化
• 7.1.1.2 各家系2月净光合速率的日变化
• 7.1.1.3 各家系3月净光合速率的日变化
• 7.1.1.4 各家系4月净光合速率的日变化
• 7.1.1.5 各家系5月净光合速率的日变化
• 7.1.1.6 各家系6月净光合速率的日变化
• 7.1.1.7 各家系7月净光合速率的日变化
• 7.1.1.8 各家系8月净光合速率的日变化
• 7.1.1.9 各家系9月净光合速率的日变化
• 7.1.1.10 各家系10月净光合速率的日变化
• 7.1.1.11 各家系11月净光合速率的日变化
• 7.1.1.12 各家系12月净光合速率的日变化
• 7.1.2 湿地松各家系净光合速率的季节变异规律
• 7.1.3 各家系最大净光合速率（Amax）季节变异规律
• 7.1.4 各家系净光合速率的比较分析
• 7.1.5 小结
• 2响应曲线特征参数的季节变异规律'>7.2 湿地松优良半同胞家系光和CO₂响应曲线特征参数的季节变异规律
• 7.2.1 各家系对光合有效辐射的响应
• 7.2.1.1 各家系表观量子效率（Φ）的变异规律
• 7.2.1.2 各家系光补偿点（LCP）的变异规律
• 7.2.1.3 各家系光饱和点（LSP）的变异规律
• 2的响应'>7.2.2 湿地松各家系对CO₂的响应
• 7.2.2.1 各家系羧化效率（CE）的变异规律
• 2补偿点（CCP）的变异规律'>7.2.2.2 各家系CO₂补偿点（CCP）的变异规律
• 2饱和点（CSP）的变异规律'>7.2.2.3 各家系CO₂饱和点（CSP）的变异规律
• 7.2.3 小结
• 7.3 影响湿地松优良半同胞家系光合的生理生态因子分析
• 7.3.1 结果与分析
• 7.3.2 小结
• 8 主要结论及讨论
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读博士学位期间发表的论文论著
• 导师简介
• 致谢