[目的]探究土沉香树干填充CO2诱导结香过程与抗逆防御反应,阐明外源CO2诱导下树体结香效应及生理防御机制.[方法]以11年生土沉香为试验材料,采用随机区组设计,设置4个处理,即每隔7天(T1)和15天(T2)充气1次、树干打孔(CK1)和不作任何处理(CK2),持续处理3个月.充气开始后第30、60、90、120、150天钻取木芯,测定过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量.处理结束后7和10个月取样观察木质部细胞内含物变化,测定结香范围及醇溶性提取物和沉香四醇含量.[结果]1)土沉香树干填充CO2可加速木质部射线薄壁细胞和导管内淀粉的转化,侵填体随诱导时间增长而增多;T1处理结束后10个月时,射线薄壁细胞和导管被完全堵塞;2)与CK1和CK2相比,CO2处理下木质部变色范围增大,其中T1处理变色范围最大,纵向变色长度26.45 cm、横向变色宽度4.17 cm、径向变色深度9.87 cm;3)随诱导时间增长,T1和T2处理结香区的醇溶性提取物和沉香四醇含量逐渐升高,且均显著高于CK1和CK2;4)T1处理第60天POD、CAT活性达到峰值后缓慢下降,但第150天POD活性仍高于CK2,CAT活性与CK2无显著差异;第90天SOD活性下降,而后缓慢上升;MDA含量先下降后升高,第90天达到最低值,且明显低于CK2;第150天时,SOD活性、MDA含量与CK2无显著差异.[结论]1)外源CO2可显著促进木质部射线薄壁细胞内淀粉的转化,增大导管和射线薄壁细胞内侵填体堵塞面积;2)外源CO2可诱导土沉香木质部变色,随诱导时间增长,树干木质部纵向、横向和径向变色长度增长,纵向变色面积增加;3)外源CO2可诱导土沉香形成沉香块且质地细腻,最优处理10个月时的醇溶性提取物含量达21.27％,沉香四醇含量达0.29％,分别是CK1的1.42和2.11倍;4)外源CO2可在短期内诱导POD、CAT抗氧化酶活性升高,降低MDA含量,激活土沉香树体的抗逆防御反应.
[目的]利用标准规格不同树种木条的分解,并结合土壤养分循环相关酶活性变化探讨生物炭和有机肥对杨树人工林地土壤质量的影响.[方法]在裂区试验设计中,分别以有机肥(M:0、3、9t·hm-2)和生物炭(B:0、2.5、10t·hm-2)为主区和副区因素对三倍体毛白杨人工林砂壤土进行处理(共计9个土壤处理:M0B0、M0B2.5、M0B10、M3B0、M3B2.5、M3B10、M9B0、M9B2.5、M9B10).将3个树种[三倍体毛白杨(以下简称"毛白杨")、美洲山杨、火炬松]木条按照2种放置方式(水平放置于林地表面、垂直插入20 cm土壤内)安置在林地内.土壤处理2年后,测定土壤酸性磷酸酶、纤维素酶、α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶和芳基硫酸酯酶活性;木条分解2.5年后,测定其分解(密度损失)和含水量.[结果]M9B10处理显著提高了土壤含水量(尤其在雨季).对于土壤酶活性,9 t hm-2有机肥显著提高了 土壤酸性磷酸酶活性;M3B10、M9B0和M9B2.5提高了土壤α-葡萄糖苷酶活性;M0B10、M3B2.5和M9B2.5显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶活性;M3B2.5、M9B0、M9B2.5和M9B10显著提高了土壤N-乙酰基-β-D-葡萄糖苷酶活性;同时,所有土壤处理提高了芳基硫酸酯酶活性,提高幅度为62.84％～248.14％.木条分解速率因放置方式(土壤内＞表面)和木条树种(2种杨树＞火炬松)而异.在林地表面,M3B0和M9B2.5处理促进了 3个树种木条的分解,同时,M0B10、M3B2.5和M3B10处理促进了毛白杨和美洲山杨木条分解;在林地土壤内,M3B0促进了毛白杨木条分解,除M3B2.5、M3B10和M9B10外的所有处理加速了火炬松木条分解.[结论]生物炭和有机肥提高了土壤含水量和酶活性并加速了林地表面和土壤内的木质分解,可用于提高人工林地土壤质量,但有必要进行更多大田试验以根据土壤类型和气候条件制定土壤管理方案.
[目的]分析中国主要人工林木材的挥发性有机化合物(VOCs)组成及气味物质特征,为低气味木质家居产品筛选合适的木材原料,也为木质家居材料气味的治理确定处理对象、提供治理依据.[方法]采用顶空固相微萃取(HS-SPME)结合气相色谱—质谱(GC-MS)对青杨、速生桉、杉木、马尾松和樟木5种人工林木材树皮和心边材的VOCs组成进行定性定量分析,同时根据联用的嗅闻仪表征木材各部位主要气味物质的气味类型、气味强度和嗅阈值.[结果]青杨、速生桉、杉木、马尾松和樟木5种人工林木材的VOCs组分包括萜烯类、醇类、酮类、酸类、醛类、酯类、酚类和呋喃杂环化合物.樟木和马尾松心边材以及杉木和速生桉心材均含有较多VOCs组分.樟木心边材和树皮中富含的芳樟醇和黄樟油精是樟木的独有组分;马尾松心边材中富含的α-蒎烯在樟木中也有少量存在;杉木心材中VOCs含量最高的2种组分为α-雪松烯和β-杜松烯;速生桉心材中VOCs含量最高的2种组分为δ-杜松烯和α-依兰油烯;青杨除树皮中含有少量水杨醛、苯甲醛和呋喃组分外,心边材中VOCs含量甚微.木材气味主要来源于VOCs中的萜烯类、醇类、酮类、醛类和酯类物质.芳樟醇、黄樟油精、丁香油酚和β-石竹烯是樟木的主要气味特征物质;马尾松中富含的α-蒎烯具有松香、松节油的典型香气,但是质量浓度更低的β-石竹烯的气味强度与α-蒎烯相当.杉木和速生桉中的气味物质集中在心材中,气味强度最高的是α-依兰油烯.同一种VOCs成分含量不同时,其气味特征不同.对于樟木、马尾松、杉木和速生桉木材气味的愉悦度,不同人嗅闻时存在感官差异.[结论]杉木和速生桉边材以及青杨心边材是制备低总挥发性有机化合物(TVOC)和低气味木质家居产品的最佳选择.
[目的]聚焦于探究在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下,竹材在宏观、组织和细胞等不同尺度的断裂行为,剖析外力作用下竹材断裂机制,为竹材新技术、新工艺、新产品开发提供理论依据.[方法]以毛竹为研究对象,对其施加顺纹劈裂和径向横纹压缩作用,利用场发射扫描电镜(FESEM)观察维管束和薄壁组织及导管、纤维和薄壁细胞的断裂形貌和裂纹扩展路径,结合纳米压痕仪测量纤维和薄壁细胞2类细胞壁的微观力学强度,探索竹材在顺纹劈裂和径向横纹压缩力作用下不同尺度的断裂破坏特性.[结果]竹材在顺纹劈裂力作用下,宏观上呈顺纹劈裂破坏,断裂形貌近乎为直线状;在组织层面,维管束中纤维鞘和薄壁组织中沿顺纹劈裂,维管束中导管的细胞壁呈撕裂破坏;在细胞层面,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,有少数薄壁短细胞的细胞壁被撕裂.竹材在径向横纹压缩力作用下,宏观上呈压溃破坏,在顺纹方向形成系列不规则裂纹;在组织层面,维管束受到明显破坏,纤维鞘中形成不规则裂纹,导管的细胞壁被压溃,薄壁组织呈阶梯状分层破坏;在细胞层面,与顺纹劈裂力的破坏模式相似,纤维和大部分薄壁细胞为胞间层破坏,不同的是裂纹在部分薄壁短细胞交接处会发生转向,沿径向拓展,使断裂面呈阶梯状.竹材纳米压痕结果显示,纤维和薄壁细胞的胞间层硬度和模量均低于次生细胞壁.[结论]竹材在不同外力作用下,其宏观破坏行为不同,在顺纹劈裂力作用下呈顺纹劈裂破坏,在径向横纹压缩力作用下呈压溃破坏,但在细胞层面上无论纤维还是薄壁细胞均以胞间层撕裂破坏为主.裂纹在纤维和薄壁细胞的胞间层产生,并沿细胞之间界面的横向和纵向传播,使纤维细胞剥离,纤维鞘被分散成纤维束,薄壁细胞脱落,薄壁组织分层.结合纤维和薄壁细胞壁层的微观力学性能发现,由于胞间层的微观力学强度小于细胞壁层,顺纹劈裂和径向横纹压缩作用引起的胞间层断裂及裂纹在横向和纵向的传播,能实现纤维和薄壁细胞分离.
[目的]本研究分析了银腺杨生长素受体基因PagFBL3的序列结构、组织表达特异性和亚细胞定位,并创制了过表达PagFBL3转基因杨树,探讨其对茎次生生长的影响,为进一步阐明生长素受体在茎次生生长中的作用机制提供帮助.[方法]利用生物信息学方法及相关软件分析系统进化关系、序列相似性及生化特征;克隆并鉴定了银腺杨PagFBL3基因,利用实时荧光定量PCR技术,分析该基因在根、幼叶、成熟叶、幼茎、维管形成层、木质部和韧皮部中的表达;利用Gateway技术,构建融合表达载体35S::PagFBL3-GFP,通过瞬时转化烟草叶片表皮分析PagFBL3的亚细胞定位;同时,将PagFBL3编码区序列重组进入pMDC32载体,构建植物过表达载体35S::PagFBL3,利用农杆菌介导法创制转基因银腺杨,通过表型观察和组织切片分析过表达PagFBL3基因对转基因杨树茎部生长发育的影响.[结果]PagFBL3基因可编码571个氨基酸残基,其编码蛋白定位于细胞核.PagFBL3基因在根、茎和叶中均有表达,并在成熟叶和次生茎中表达量较高.基于抗性筛选和分子水平鉴定,创制了 11个过表达PagFBL3 转基因杨树株系,选择两个表达量较高的转基因株系进行功能分析.与非转基因植株相比,过量表达PagFBL3基因促进转基因杨树木质部发育,显著增加了转基因杨树的木质部宽度,提高了转基因杨树的径向生长,地径分别增加6.7％和8.5％,第15节间木质部宽度分别增加17.3％和19.9％.此外,过量表达PagFBL3基因也增强了植株的高生长,株高分别增加6.3％和6.9％.[结论]PagFBL3基因主要在成熟叶和次生茎中表达并发挥作用,通过影响木质部发育,提高木质部宽度,进而参与调控杨树的径向生长,该研究为进一步揭示PagFBL3基因参与杨树茎部生长发育的分子机制提供了参考.
