虫食与熏蒸对马尾松挥发性化学物质的影响

通过接虫咬食伤害与茉莉酸甲酯和萜烯混合熏蒸处理,以正常盆栽马尾松为对照,用TCT-GC-MS分析各处理的正常枝、损伤枝、姊妹枝(正常或损伤对枝)、系统上枝(正常或损伤上枝)和系统下枝(正常或损伤下枝)中挥发物的成分及相对含量变化,以探讨马尾松对不同伤害的应急反应.结果显示,虫害和熏蒸处理后,水芹烯的相对含量在损伤枝、姊妹枝、系统上枝和系统下枝中均明显高于对照;β-蒎烯相对含量在损伤枝和姊妹枝中升高,而系统枝条中下降;α-蒎烯相对含量在所测4个部位中除熏蒸后系统下枝升高外其余全部降低;其他挥发性化学物质相对含量的变化没有明显的规律性.结果表明,茉莉酸甲酯和萜烯混合熏蒸能够代替虫害等外界伤害的刺激,使马尾松启动相似的信号防御系统,达到防御外界伤害的作用;茉莉酸甲酯和萜烯可作为马尾松响应伤害的报警信号分子.     

虫害马尾松(Pinus massoniana Lamb)邻枝针叶挥发物及其内源茉莉酸甲酯的快速变化

对盆栽马尾松针叶进行接虫咬食危害处理后,通过TCT-GC/MS分析了同一株受害枝相邻的健康枝针叶挥发物的成分及相对含量的时序变化。结果表明：萜烯类化合物是邻枝针叶挥发物的主要成分,其次是含氧化合物、含氮化合物等。与对照相比,多数挥发物的相对含量1h略高于对照,2h维持较高水平。同时,用GC/MS分析了邻枝针叶不同时间序列中茉莉酸甲酯的含量,结果表明：虫害马尾松邻枝针叶1h茉莉酸甲酯含量就有所升高,2h显著高于对照,是对照的近1倍。证明马尾松受到虫害后,启动了体内的防御系统,并诱导邻枝产生抗性。     

茉莉酸甲酯对马尾松萜类合成酶活性及其细胞化学定位的影响

马尾松(Pinus massoniana)是我国南方生态建设与造林用材的主要树种,为了揭示马尾松抗虫机理尤其是诱导抗虫性的分子机制,该研究以马尾松幼苗为材料,通过外源喷施茉利酸甲酯(Me JA),分析了处理与对照间植株针叶显微结构、萜类合成酶活性及其细胞化学定位的变化。结果表明:在0.2 mmol·L~(-1)Me JA处理下马尾松植株松针中萜类物质,尤其是单萜、二萜的相对含量增加,马尾松毛虫拒食性明显,诱导抗性增强。显微观测中,针叶叶肉细胞内树脂道分泌物增加,叶绿体数目减少,但叶绿体体积增大,叶绿体片层结构增加。Me JA处理4周后,针叶中萜类合成酶活性增加,通过电镜酶细胞化学观察,膜系统尤其是叶绿体膜上萜类合成酶活性定位明显增强。这说明Me JA诱导的马尾松诱导抗性可能与改变的叶绿体结构及绿色质体萜类合成酶活性密切相关。     

外源茉莉酸甲酯诱导抗性与敏感稗草对二氯喹啉酸抗性的差异及机理

以遗传背景一致的抗二氯喹啉酸型和敏感型稗草为供试材料,分析了经外源茉莉酸甲酯(MeJA)预处理后,稗草种群间应对二氯喹啉酸胁迫的抗性水平及4种内源激素含量的变化。结果表明: 外源MeJA处理可显著提高抗性稗草对二氯喹啉酸的抗性,而对敏感稗草的抗性影响不显著。供试稗草间植株体内生长素(IAA)、脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)的含量及其变化幅度存在显著差异。二氯喹啉酸处理显著增加了稗草ABA、SA和JA的含量,且敏感稗草ABA和JA含量升高幅度明显高于抗性稗草;外源MeJA预处理能显著增强二氯喹啉酸对稗草ABA和JA含量的诱导,且敏感稗草变化幅度较大。表明敏感稗草较快的激素变化不利于其应对除草剂胁迫,抗性稗草相对平缓的激素变化赋予了其对除草剂的适应性,且MeJA处理增强了其对二氯喹啉酸的抗性。稗草植株体内ABA和JA激素信号在其抵抗二氯喹啉酸胁迫过程中可能发挥重要的生物学功能。     

松墨天牛取食和人为损伤对马尾松针叶部分化学物质含量的影响

为探索松墨天牛Monochamus alternatus Hope与其寄主马尾松相互作用的关系,测定了松墨天牛取食和人为损伤1天、3天、6天、10天和15天后马尾松针叶营养物质和次生代谢物质含量的变化。结果表明： 松墨天牛取食和人为损伤均能引起马尾松针叶可溶性糖和粗多糖含量的下降,但虫害处理使新叶和老叶中可溶性糖降低更多。两种方式处理后10天马尾松新叶和老叶中蛋白质含量降到最低,然后逐渐回升; 相比较而言,虫害处理蛋白质含量降幅更大。松墨天牛取食和人为损伤均引起马尾松针叶单宁和黄酮类物质含量的增加,虫害处理的针叶中单宁和黄酮类物质的含量更高。结果提示马尾松对松墨天牛的取食为害具有特殊的应激反应机制。     

不同林龄和密度马尾松人工林针叶和根系的生态化学计量特征

为了解不同林龄和密度马尾松人工林针叶和根系的养分变化特征,该文在广西南宁市横县镇龙林场选择了四种林龄(幼龄林、中龄林、成熟林和过熟林)和四种密度(低密度林、中低密度林、中高密度林和高密度林)马尾松林共八种林分,分析了马尾松针叶和根系的C、N、P含量和比值及其与土壤养分的关系。结果表明:(1)所有龄林与密度林的马尾松针叶N∶P比值均大于16,表明该地区马尾松明显受P限制,幼龄林更加明显。(2)马尾松针叶C含量随着林龄增长逐渐增大后下降,N与P含量呈微弱下降趋势,导致C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值呈微弱上升趋势,但没达到显著水平;根系C含量、P含量和C∶N比值逐渐增大,N含量、C∶P比值和N∶P比值呈U字型且都在幼龄林最大;针叶和根系在成熟林阶段均具有较高的P含量和最高的C含量。(3)中密度林的马尾松针叶的C和N含量较高且P含量最高,C∶N比值较低且C∶P比值和N∶P比值最低;根系的C、N和P含量较高,而C∶N比值、C∶P比值和N∶P比值较低。(4)马尾松的根系养分尤其是P含量在不同龄林和不同密度林之间的变化比针叶更加剧烈,且其与土壤养分之间的相关性比针叶更强。综上结果表明,马尾松人工林受P限制,在低龄林加强P肥管理和选择合适的林分密度(中等密度)则有利于缓解马尾松受P限制的状态。     

千烟洲人工林主要树种地上生物量的估算

利用不同参数和函数,模拟了千烟洲人工林主要树种马尾松、湿地松和杉木的枝条、叶生物量和总生物量及单株各器官生物量,选择最佳函数计算生物量在各树种不同器官中的分配,估算不同林型的地上生物量.结果表明,不同树种的枝条基径(d)和枝条生物量(BW)、叶生物量(LW)之间,当d³为自变量时,相关系数最高,湿地松利用线性函数、马尾松和杉木利用幂函数模拟效果最佳;单木总生物量以利用D²H(胸径²×树高)为自变量的幂函数模拟相关系数最高;3个树种叶和枝生物量各有不同的最佳自变量和函数类型,但同一树种的叶、枝生物量最佳拟合方程的自变量和函数类型一致.马尾松林、湿地松林和杉木林的地上生物量分别为83.6、72.1和59 t·hm^-2,其中树干生物量所占比重最大,叶生物量最小.根据前人的研究结果推算3种林分地下生物量分别为10.44、9.42和11.48 t·hm^-2,其固碳量分别为47.94、45.14和37.52 t·hm^-2.     

马尾松诱导化学物质变化的时空动态

研究了受害程度不同的马尾松针叶内诱导化学物质在时间序列上的变化和局部受害后空间序列上的变化。结果发现：受害马尾松针叶内次生代谢物质（单宁、酚类物质）含量随时间的变化而不断上下波动,先增加,后逐渐降低,恢复到原来的水平;营养物质（可溶性糖）含量先降低,后逐渐恢复到原来水平。反映了马尾松受害后的应激反应是一种快速、间断、被调节的过程。危害程度的强调对马尾松诱导化学物质的变化有一定的影响。中度的危害（针叶损失50％）所诱导产生的次生物质最多,轻度（针叶损失25％）或重度（针叶损失75％）的危害所诱导产生的次生代谢物质较低。以7年生（共5个轮枝）的马尾松作为实验材料,对第3轮枝进行剪叶75％,在空间序列上,观察其余各轮枝松针内化学物质的变化。发现第3轮枝受害后马尾松其余各轮针叶内也产生诱导化学物质含量变化,并且因轮枝部位的不同,其诱导产生的变化也不相同。说明松针所产生的诱导化学物质含量的变化是全株性的、异质性的。     

外源激素对马尾松花芽分化及内源物质的影响

为探讨马尾松球花形成与植物激素水平的关系,该研究对贵州省都匀无性系种子园11年生马尾松进行不同浓度的 IAA、IBA、GA3、BAP等植物激素处理,采用考马斯亮蓝G-250染色法、蒽酮法分别对不同浓度不同激素处理后的枝条上针叶中的可溶性蛋白质和可溶性糖含量变化进行测定,并在第二年开花时对试验枝条的开花情况进行了调查。结果表明：在8－11月份,进行500 mg·L-1的BAP 处理有利于马尾松雌球花和雄球花的形成,100 mg·L-1的GA3处理有利于马尾松雌球花的形成;而GA3250 mg·L-1和GA3500 mg·L-1处理有利于马尾松雄球花的形成,IAA 250 mg·L-1对马尾松雌雄球花同枝的数量有提高作用。在10－11月份,对马尾松进行500 mg·L-1的BAP、IAA、GA3处理后,马尾松针叶内蛋白质含量变化有显著影响;在10月份时,进行BAP 100 mg·L-1处理后,其可溶性糖含量及可溶性蛋白含量均可达到极显著水平。而在8月份与10月份时,分别进行IBA 100 mg·L-1与IBA 250 mg·L-1处理后,其可溶性蛋白含量与其对照差异处于极显著水平;在11月份时,进行GA3100 mg·L-1处理后,其可溶性蛋白含量与其对照差异处于极显著水平;而在11月份时,进行IBA 500 mg·L-1处理后,其可溶性蛋白含量与对照差异处于显著水平。     

干旱和遮荫对马尾松幼苗生长和光合特性的影响

为探究马尾松对干旱和遮荫胁迫的生理响应规律和适应机制,以2年生马尾松幼苗为对象,设置对照(CK)、模拟干旱(DR)、遮荫(LL)以及干旱与遮荫的交互处理(DRLL)4种环境,研究干旱和遮荫对马尾松幼苗的生长和光合生理特性的影响。结果表明:(1)在干旱、遮荫和二者的交互处理下,马尾松幼苗的基径和株高增长量均显著减小,且二者的交互处理加重了干旱和遮荫单一处理下的减小趋势,二者交互作用的影响符合"相互作用理论"。(2)在干旱处理下,针叶长度和比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和细胞间隙CO_2浓度显著降低,水分利用效率显著增加,光合色素含量基本不变。(3)在遮荫处理下,针叶长度和比叶面积增大,净光合速率、蒸腾速率、气孔导度显著降低,光合色素含量显著增加,水分利用效率和细胞间隙CO_2浓度基本未发生改变。(4)二者的交互处理下,针叶长度、比叶面积减小,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度显著降低,且降低程度大于干旱单一处理,光合色素含量显著增加,但其增加程度小于遮荫单一处理。说明干旱和遮荫均能抑制马尾松植株的生长,但其光合生理特性在干旱和遮荫胁迫下分别表现出不同的响应特征。在干旱处理下,通过牺牲针叶长度和比叶面积、调节气孔导度达到保水目的来适应干旱环境;在遮荫处理下,通过增大针叶长度、比叶面积和光合色素含量来响应遮荫环境。在二者的交互处理下,干旱胁迫导致马尾松针叶长度、比叶面积和气孔导度的减小趋势不仅未因遮荫环境而得到缓解,而且还削弱了对光合色素的合成能力,因此,二者的交互作用会进一步加重对马尾松生长的抑制。     

外源茉莉酸处理地下部对玉米化学防御反应影响的时间和浓度效应

在“高油115”玉米幼苗地下部施用4种不同浓度（10、50、100、200 μmol·L^-1）的茉莉酸3～48 h后,采用生化成分分析和基因表达分析方法,检测了处理部位（根系）和非处理部位（叶片）中防御物质及防御相关基因的表达,以探讨茉莉酸诱导玉米地下部对化学防御反应影响的时间和浓度效应.结果表明：茉莉酸处理玉米地下部对处理部位（根系）和非处理部位（叶片）化学防御反应的影响均与茉莉酸作用的时间和浓度相关.茉莉酸处理玉米地下部后,在3～12 h内就能直接诱导处理部位（根系）Bx9、PAL、PR-2a、MPI和FPS基因的表达,使得根中的丁布含量增加而总酚含量下降,其中100 μmol·L^-1茉莉酸处理浓度产生的诱导作用最强,其次是50 μmol·L^-1,再次是10 μmol·L^-1;后期诱导作用则逐渐减弱.另外,茉莉酸处理玉米地下部还能间接影响到非处理部位（叶片）的化学防御反应,50 μmol·L^-1茉莉酸在处理后3 h就能系统诱导叶片中Bx9和FPS基因的表达,使叶片的丁布含量增加;在6～24 h内则使叶片Bx9、PAL、PR-1、MPI和TPS基因表达量增加,丁布和总酚含量降低.可见,对于大部分检测指标来说,茉莉酸处理玉米地下部对地上部的间接诱导作用不如对地下部的直接诱导作用强,根系启动防御反应的时间较叶片早,同时,随着处理浓度的增加,茉莉酸对根系和叶片防御反应的诱导作用有增强趋势.     

核素铯胁迫下接种摩西球囊霉对宿根高粱内源激素和光合的影响

通过盆栽试验研究了宿根高粱接种摩西球囊霉形成共生体后在核素铯污染胁迫下内源激素和光合生理的响应.结果表明： 铯胁迫促进了宿根高粱叶片脱落酸(ABA)的合成,降低了生长素(IAA)、赤霉素(GA)以及玉米素核苷(ZR)的积累,从而导致了ABA/IAA和ABA/GA明显升高,接种摩西球囊霉减少了铯胁迫下IAA、GA以及ZR的降幅以及ABA的增幅,维持了ABA/IAA、ABA/GA和ABA/（IAA+GA+ZR）的稳定性;铯胁迫显著降低了植物净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、胞间CO₂浓度(C_i)、蒸腾速率(T_r)、光呼吸(P_r)以及暗呼吸(D_r)等光合指标和呼吸指标,造成植物光合效率降低,接种摩西球囊霉缓解了铯胁迫给植物光合效率造成的负效应.说明在利用植物修复核素污染土壤时可引入摩西球囊霉等丛枝菌根真菌,以提高植物光合效率及同化产物,增强植物耐性,提高修复效率.     

中亚热带森林群落不同演替阶段优势种凋落物分解试验

选择我国亚热带森林群落3个主要演替阶段的7个优势种（其中马尾松代表演替初期优势种,木荷和香樟代表演替中期优势种,甜槠、小叶青冈栎、青冈和乐昌含笑代表演替后期优势种）的凋落物,采用网袋法进行分解试验. 结果表明:马尾松凋落物分解得最慢,年分解速率为0.51;木荷和香樟居中,分别为0.55和0.61;小叶青冈栎和乐昌含笑分解得最快,分别为0.89和1.12.沿着植被顺向演替的梯度,凋落物分解速度呈现加快的趋势. 分解速率同凋落物的初始P、N和木质素含量及木质素/N比值呈极显著相关(P<0.01),同C/N比值有显著相关关系(P<0.05).凋落物的P、N和木质素含量及木质素/N比值是预测凋落物分解快慢的良好指标.     

镉胁迫对平邑甜茶脂肪酸构成及脂质过氧化的影响

以平邑甜茶幼苗为试材,研究了镉胁迫下幼苗叶片和根系膜脂肪酸构成、活性氧、脂氧合酶和丙二醛含量的变化.结果表明：氯化镉处理后7～12 h,脂肪酸种类及其相对含量变化最为明显.处理后7 h,叶片和根系脂肪酸不饱和水平升至最高,含量分别达8282%和7243%;叶片可检测到的脂肪酸在处理后12 h由11种增至14种,根系则在处理17 h后由4种增至6种.O₂^.-产生速率在处理3 h、H₂O₂含量在处理7 h时升至最高,丙二醛含量和脂氧合酶活性则随着处理时间的延长逐渐增加.镉胁迫通过诱导活性氧和脂氧合酶来改变平邑甜茶脂肪酸构成,并引起脂质过氧化;镉处理12 h前,脂质过氧化是活性氧和脂氧合酶的共同结果;但处理12 h后,脂质过氧化加剧主要在于脂氧合酶活性的持续增加.     

Induction of hydroxycinnamic acid amides and tryptophan by jasmonic acid, abscisic acid and osmotic stress in barley leaves

The effects of jasmonic acid (JA) and abscisic aid (ABA) on secondary metabolism in barley (Hordeum vulgare L.) were investigated. Treatment with JA at 100 microM for 48 h induced accumulation of four compounds in barley primary leaves. The accumulation of these compounds was also observed after treatment with ABA at 100 microM. The induced compounds were identified as p-coumaroylputrescine, p-coumaroylagmatine, p-coumaroyl-3-hydroxyagmatine and tryptophan by spectroscopic methods. The profiles of compounds induced by application of JA and ABA were different. JA exhibited stronger inducing activity for hydroxycinnamic acid amides than ABA, while ABA was more active in tryptophan accumulation. The major hydroxycinnamic acid amides in JA- and ABA-treated leaves were p-coumaroylagmatine and p-coumaroyl-3-hydroxyagmatine, respectively. These differences suggested that JA and ABA act in distinct modes. The induction of these compounds was also observed in leaf segments treated with 1 M sorbitol and glucose. These findings suggested that JA and ABA are involved in accumulation of hydroxycinnamic acid amides and tryptophan in response to osmotic stress in barley.     

三峡库区岸边共存松栎树种水分利用策略比较

对三峡库区木鱼岛上马尾松(Pinus massoniana)、槲栎(Quercus aliena)和栓皮栎(Q. variabilis)组成的针阔混交林成林和幼林的光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、清晨和中午水势(ψ_pd和ψ_md)以及叶片稳定碳同位素(δ¹³C)进行了测定。实验结果表明:针叶树马尾松P_n、G_s均低于阔叶树槲栎和栓皮栎(差异达到极显著水平,p<0.001),但马尾松内在水分利用效率(WUE_i, P_n/G_s)却高于槲栎(p=0.003)和栓皮栎(p=0.025)。反映了裸子植物和被子植物木质部不同的水力特性。针阔叶树幼树的P_n和G_s高于成年树,但WUE_i和δ¹³C却低于成年树。表明水分利用效率与水分在树体内传输的距离有关。幼树属于挥霍型水分利用策略,成年树属保守型水分利用策略。三峡大坝的建设所造成的生态环境的改变可能会对三峡库区针阔混交林的演替产生一定的影响,但这需要长期的研究。     

马尾松和苦槠林根际土壤矿化和根系分解CO2释放的温度敏感性

以中亚热带马尾松林和苦槠林为对象,原位收集根际和非根际土壤、树木不同生态功能的根系,开展15 ℃、25 ℃、35 ℃和45 ℃恒温培养模拟试验,采用密闭气室碱液吸收法测定53 d内CO₂释放的动态变化.结果表明: 两种森林类型不同温度下土壤矿化CO₂释放速率的根际效应介于1.12～3.09,且培养前期高于培养后期;15 ℃下马尾松林和苦槠林差异不显著,25 ℃和35 ℃下前者低于后者,45 ℃下则相反.不同培养温度下两树种吸收根分解的CO₂释放速率均高于过渡根和贮存根,且马尾松均低于苦槠.两种森林类型CO₂释放的Q₁₀值均为土壤(1.21～1.83)显著高于根系(0.96～1.36).两种森林类型土壤矿化CO₂释放的Q₁₀值差异不显著,而马尾松根系分解CO₂释放的Q₁₀值高于苦槠.推断全球变暖导致的土壤矿化CO2释放的增量将远远高于根系分解,且马尾松林高于苦槠林;地带性顶极群落应对气候变化的抵抗力强于先锋树种群落.     

黄芪化学成分与生态因子的相关性

以主成分分析(PCA)和相关性分析(CA)法研究黄芪中主要有效成分与生态因子的相关性,探究影响黄芪主要成分积累的生态因子.结果表明: 山西产地黄芪中的黄芪甲苷、毛蕊异黄酮苷、芒柄花苷、山奈酚和黄芪多糖的含量显著高于内蒙古和甘肃两地.影响黄芪化学成分含量的气候因子主要为年均相对湿度、年日照时数及7月均温.影响黄芪化学成分含量的土壤元素主要为钙,且钙在一定范围内与毛蕊异黄酮苷、山柰酚、芒柄花苷、槲皮素、黄芪多糖的含量呈负相关.     

不同森林恢复方式对我国南方红壤区土壤质量的影响

2008-2009年在我国南方红壤区,研究了3种典型森林恢复方式(自然恢复的天然次生林、人工恢复的本地种马尾松人工林和引进种湿地松人工林)对林地土壤质量的影响.结果表明： 天然次生林的土壤含水量、土壤容重、土壤粒径构成、土壤全碳、全氮、全磷、有机碳、速效氮、速效磷、速效钾含量均优于两种人工林.综合土壤物理性状、化学性状和微生物性状得到土壤质量综合指数.天然次生林土壤的综合质量指数(1.20±0.10)显著高于马尾松人工林(0.59±0.03)和湿地松人工林(0.59±0.06),而两种人工林之间差异不显著.在我国南方红壤区,自然恢复的天然次生林土壤质量优于人工恢复的马尾松林和湿地松林.