毛紅椿家系對(duì)土壤氮磷水平的遺傳響應(yīng).pdf

1、毛紅椿（Toona ciliatavar.pubescens）隸屬楝科（Meliaceae）香椿屬，是我國(guó)亞熱帶地區(qū)新發(fā)掘的優(yōu)良速生珍貴用材樹種。我國(guó)南方山地地形地貌復(fù)雜，造林立地條件千差萬別且普遍性地力衰退，選育高效利用立地生產(chǎn)力或?qū)α⒌丨h(huán)境因子耐性強(qiáng)的毛紅椿基因型，有助于推動(dòng)毛紅椿人工林發(fā)展和基地建設(shè)。
　　試驗(yàn)前期對(duì)浙江開化、安徽南陵、江西永豐毛紅椿人工家系林進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其在地點(diǎn)、坡位及其交互作用間差異極顯著。分析表明樹高

2、、胸徑與地理、氣候因子無顯著相關(guān)性，造林地土壤條件對(duì)林分生長(zhǎng)起決定性作用，其中土壤氮和磷是影響毛紅椿生長(zhǎng)的主要立地因子，且氮起了主要的作用。
　　本論文采取盆栽試驗(yàn)方法，利用8個(gè)具有代表性的家系，測(cè)定分析毛紅椿生長(zhǎng)狀況和根系特性與磷素環(huán)境關(guān)系，不同氮磷環(huán)境下的氮磷積累量、利用效率，以及不同氮磷環(huán)境下葉綠素相對(duì)含量、葉綠素?zé)晒馓匦院偷桌藐P(guān)鍵酶活性的差異。研究闡明了毛紅椿對(duì)低氮磷脅迫的適應(yīng)機(jī)制，揭示了毛紅椿生長(zhǎng)對(duì)氮磷營(yíng)養(yǎng)的遺傳反應(yīng)

3、差異及變化規(guī)律，構(gòu)建了不同氮磷環(huán)境下優(yōu)良家系的特異性指標(biāo)，初步篩選出一批高效利用氮磷的毛紅椿家系。具體研究結(jié)果如下：
　　1.毛紅椿不同家系對(duì)氮水平的響應(yīng)
　?。?）8個(gè)毛紅椿家系在不同氮水平下生長(zhǎng)反應(yīng)存在遺傳差異。毛紅椿苗木在處理間株高、地徑、干物質(zhì)積累量、根系參數(shù)等生長(zhǎng)參數(shù)達(dá)到顯著或極顯著水平。隨氮處理水平升高，各性狀均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，標(biāo)準(zhǔn)氮（N1）濃度下各性狀達(dá)到最大，可確定為最適宜毛紅椿苗木的氮素濃度。在各處

4、理水平內(nèi)毛紅椿家系間苗木各生長(zhǎng)性狀存在顯著差異，即毛紅椿苗木對(duì)土壤氮素水平響應(yīng)存在較大的遺傳變異。
　　（2）隨氮處理水平上升，F(xiàn)v/F0、Fv/Fm、ΦPsⅡ、硝酸還原酶活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，SPAD則隨氮處理水平不斷升高。這說明過低的氮水平對(duì)毛紅椿苗木的光合及生理代謝產(chǎn)生抑制，而過高的氮水平其 SPAD雖有所升高，但其光合效率卻受到了抑制。低氮脅迫下，耐低氮型家系較其他家系葉綠素含量多、PSⅡ活性強(qiáng)、硝酸還原酶活性高；同樣，

5、在較好氮素環(huán)境下高氮敏感型家系擁有相似的特點(diǎn)。
　　（3）隨氮處理濃度增加，毛紅椿苗木根冠比不斷下降，低氮脅迫下毛紅椿根冠比最高，是應(yīng)對(duì)低氮脅迫的主動(dòng)性適應(yīng)機(jī)制。各根系參數(shù)對(duì)適應(yīng)低氮脅迫所起的貢獻(xiàn)不同，其中細(xì)根（0-1.0mm徑級(jí)根系）長(zhǎng)度、須根數(shù)、根表面積起到了主要的作用，而粗根（>1.0mm徑級(jí)根系）長(zhǎng)度、根體積起到的作用較小。低氮脅迫下毛紅椿更多的將干物質(zhì)分配到徑級(jí)0-1mm的細(xì)根上。
　?。?）相關(guān)分析表明，在各氮水

6、平下，毛紅椿干物質(zhì)積累量與氮積累量相關(guān)性較高，與氮利用效率相關(guān)性較低，即根系氮素的吸收在干物質(zhì)積累能力上起到了主要的作用。在低氮脅迫(N0)水平下，干物質(zhì)積累量同根表面積、須根數(shù)、0-0.5mm徑級(jí)根系相關(guān)性較高；標(biāo)準(zhǔn)氮（N1）水平下干物質(zhì)積累量同根體積、根表面積、徑級(jí)大于2根系相關(guān)性較高。
　?。?）遺傳力分析表明，毛紅椿株高、地徑、干物質(zhì)積累、各根系參數(shù)在各氮處理水平下均受較高的遺傳控制（0.6305~0.9773），隨氮處理

7、水平的增加，除根冠比外各性狀遺傳力有所下降，但仍保持在較高水平。
　?。?）通過各氮素水平下的相關(guān)性分析和遺傳力分析，確定根表面積、須根數(shù)、0-0.5mm徑級(jí)細(xì)根作為耐低氮型家系的特異性指標(biāo)，選擇根體積、根表面積作為高氮敏感型家系的篩選指標(biāo)。
　　（7）通過家系特異性性狀的分析，結(jié)合各家系的生長(zhǎng)表現(xiàn)，確定 GX1、JX1、JX2作為在低氮脅迫下生長(zhǎng)較好的耐低氮型家系；確定 GX1、GX2、JL1作為在較高氮素環(huán)境下生長(zhǎng)較好的

8、高氮敏感型家系。
　　2.毛紅椿不同家系對(duì)磷水平的響應(yīng)
　?。?）8個(gè)毛紅椿家系在不同磷水平下生長(zhǎng)反應(yīng)存在遺傳差異。毛紅椿苗木在處理間株高、地徑、干物質(zhì)積累量、根系參數(shù)等生長(zhǎng)參數(shù)達(dá)到顯著或極顯著水平。各生長(zhǎng)參數(shù)隨磷素處理水平的升高而不斷升高，在P2水平下達(dá)到最大，可確定為最適合毛紅椿生長(zhǎng)的磷素濃度。在各磷肥處理內(nèi)毛紅椿苗木家系間苗木各生長(zhǎng)性狀差異顯著，即毛紅椿苗木對(duì)土壤磷素存在較大的遺傳變異。
　?。?）葉綠素相對(duì)含量

9、、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ、、qP在低磷脅迫下最低，隨磷處理水平的增加而不斷增加，qN變化則與之相反，意味著低磷脅迫對(duì)毛紅椿的光合能力產(chǎn)生了抑制。酸性磷酸酶活性在低磷脅迫下有所升高，是對(duì)低磷脅迫的抗逆反應(yīng)。較之于家系，低磷脅迫下耐低磷家系葉綠素含量多、PSⅡ活性強(qiáng)、酸性磷酸酶活性高；在較好磷素環(huán)境下高磷敏感型家系有類似表現(xiàn)。
　?。?）隨磷處理水平的增加，毛紅椿根冠比變化不大，即在低磷脅迫下毛紅椿并未將更多的干物質(zhì)分配至根

10、系。毛紅椿主要通過改變根系形態(tài)適應(yīng)低磷脅迫，其中須根數(shù)、0-0.5mm徑級(jí)根系、根總長(zhǎng)、根表面積對(duì)適應(yīng)低磷脅迫貢獻(xiàn)較大，而粗根（>1.0mm徑級(jí)根系）、跟體積則貢獻(xiàn)較小。通過對(duì)各徑級(jí)根系長(zhǎng)度占根系總長(zhǎng)比例的分析，發(fā)現(xiàn)低磷脅迫下毛紅椿更多的將干物質(zhì)分配到0-0.5mm徑級(jí)的細(xì)根上。
　　（4）相關(guān)分析表明，在各磷處理水平上，毛紅椿干物質(zhì)積累量與磷素積累量相關(guān)性較高，與磷素利用效率相關(guān)性較低，即根系對(duì)磷素的吸收能力對(duì)干物質(zhì)積累的影響是

11、主要的。在低磷脅迫水平(P0)下，干物質(zhì)積累量同須根數(shù)、根表面積、0-0.5mm徑級(jí)根系相關(guān)性較高：P2水平下，干物質(zhì)積累量同根體積、>1mm徑級(jí)根系相關(guān)性較高。
　?。?）遺傳力分析表明，毛紅椿苗木高徑、干物質(zhì)積累、各根系參數(shù)在各磷處理水平下均受較高的遺傳控制（0.6714~0.9951），隨著土培介質(zhì)磷素營(yíng)養(yǎng)的改善性狀的家系遺傳力略有下降，卻仍保持較高水平。
　?。?）通過各磷素水平下的相關(guān)性分析和家系遺傳力分析，結(jié)合各