黑松 ·赤松無性系生長及生理生化的差異性分析

王文英 連相汝 趙倩寧 尚永勝 孫立民

摘要 ?對12個黑松無性系和8個赤松無性系進(jìn)行生長及生理生化差異性分析。通過測定地徑、樹高、冠幅、可溶性糖含量、葉綠素含量、硝酸還原酶（NR）活性、多酚氧化酶（PPO）活性、過氧化物酶（POD）活性等指標(biāo)對不同無性系進(jìn)行綜合評價。綜合聚類分析結(jié)果，篩選出黑松1#、11#、14#和赤松23#、28# 5個無性系生長性狀良好，具有較強(qiáng)的代表性，是重要的種質(zhì)資源，應(yīng)加以保護(hù)和利用。

關(guān)鍵詞 ?黑松；赤松；無性系；生長特性

中圖分類號 ?S 718 ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ?A ??文章編號 ?0517-6611（2023）05-0085-04

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2023.05.021

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Differences of Growth， Physiology and Biochemistry of Pinus thunbergii and Pinus densiflora Clones

WANG Wen-ying1，LIAN Xiang-ru2，ZHAO Qian-ning3 et al

（1.Zhoucun District Forestry Protection and Development Center， Zibo， Shandong 255300;2.Yantai Fushan District Emergency Management Bureau， Yantai， Shandong 265500;3.Shanxi Agricultural University， Jinzhong， Shanxi 030800）

Abstract ?The growth，physiology and biochemistry characteristics of 12 Pinus thunbergii and 8 P. densiflora clones were analyzed by the indications of ground diameter， tree height， tree crown width， soluble sugar content， chlorophyll content， nitrate reductase （NR） activity， polyphenoloxidase （PPO） activity and peroxidase （POD） activity. Based on the clone characteristics and dendrogram analysis， a total of 5 clones with well growth characteristics， including 3 P. thunbergii （1#， 11# and 14#） and 2 P. densiflora （23# and 28#） resources， were selected for selection of superior clones， which should be protected and utilized in the future.

Key words ?Pinus thunbergii;Pinus densiflora;Clones;Growth characteristics

黑松、赤松是我國東部沿海營造海岸林和瘠薄山地的先鋒樹種，在海岸防護(hù)和荒山綠化中發(fā)揮著重要作用。但由于現(xiàn)有黑松、赤松海防林立地條件較差，撫育間伐強(qiáng)度低，經(jīng)營管理粗放，致使我國東部沿海海防林出現(xiàn)林分生長衰退、病蟲害加劇等問題，嚴(yán)重影響黑松、赤松海防林的防護(hù)效能。因此，黑松良種選育及快速育苗技術(shù)已成為研究工作的重點(diǎn)［1］。

通過無性系生長特性的差異進(jìn)行優(yōu)良種質(zhì)篩選可為林業(yè)提供更多需求，推動造林良種進(jìn)程?？扇苄蕴潜蛔u(yù)為植物生長的記速器，是植物生長所需的必要物質(zhì)，影響產(chǎn)量。葉綠素是植物葉片光合作用過程中不可缺少的色素，葉綠素含量增加能夠促進(jìn)葉片的光合作用。硝酸還原酶（NR）是植物體內(nèi)硝態(tài)氮同化的調(diào)節(jié)酶和限速酶，對外界氮肥反應(yīng)敏感，是植物對氮素吸收利用中的關(guān)鍵因子。多酚氧化酶（PPO）是抵抗不良環(huán)境、維持作物正常生理特性的保護(hù)性酶。過氧化物酶（POD）是作物體內(nèi)的保護(hù)性酶，能及時中和體內(nèi)多余氧分，延緩葉片與根系的衰老［2-5］。筆者以黑松、赤松無性系為研究對象，測定不同生長及生理生化指標(biāo)，篩選優(yōu)良無性系，旨在為后續(xù)黑松、赤松良種選育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于山東省煙臺市芝罘區(qū)煙臺市 林業(yè)科學(xué)研究所黑松、赤松無性系資源栽培基地，該地區(qū)位于山東半島東部煙臺市境地（36°16′～38°23′N，119°34′～121°57′E），屬北溫帶季風(fēng)型大陸性氣候，年平均降水量651.9 mm，平均氣溫12.11 ℃，年均相對濕度68%。受海洋影響明顯，晝夜溫差小、濕度大，多大風(fēng)，無霜期210 d。土壤肥力中等，適宜經(jīng)濟(jì)林果生產(chǎn)。

1.2 供試材料

試驗(yàn)材料包含12個黑松無性系和8個赤松無性系，母樹來源于日本引進(jìn)黑松、赤松家系中選擇的優(yōu)樹，采集優(yōu)樹接穗于2009年在煙臺市林業(yè)科學(xué)研究所基地嫁接、保存。20份種質(zhì)資源統(tǒng)計及生長情況見表1。

1.3 試驗(yàn)方法

可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定，在630 nm波長下測定吸光度并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線推算可溶性糖含量；葉綠素含量采用浸提法測定，分別在649和665 nm波長下測定OD值，計算葉綠素a和葉綠素b含量［6］。

NR活性采用活體法測定，于分光光色計540 nm處進(jìn)行比色，根據(jù)光密度計算NR酶活性；PPO活性采用NBT還原法測定，在分光光度計460 nm處測定吸光度；POD活性采用愈創(chuàng)木酚法測定，在470 nm波長處進(jìn)行比色，并計算POD酶活性［7］。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和整理，采用SAS 9.3進(jìn)行數(shù)據(jù)的單因素方差分析，計算標(biāo)準(zhǔn)誤，并進(jìn)行多重比較。圖表繪制由Excel 2010完成，指標(biāo)間的相關(guān)性分析由SPSS 20.0完成，系統(tǒng)聚類分析由SAS 9.3完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑松、赤松無性系生理生化特性

研究12個黑松無性系和8個赤松無性系苗木的可溶性糖含量、葉綠素含量及NR、PPO和POD活性等指標(biāo)。由表2可知，黑松無性系的可溶性糖含量為397.92（6#）～1 096.88 μg/g（16#），平均含量為755.21 μg/g；葉綠素含量為2.60（15#）～6.67 mg/g（14#），平均含量為4.31 mg/g；NR活性為11.29（12#）～13.64 μg/（g ·h）（1#），平均值為12.35 μg/（g ·h）；PPO活性為0.05（16#）～0.24 ΔA 0.01/（min ·g）（3#），平均值為0.12 ΔA 0.01/（min ·g）；POD活性為37.50（6#）～255.00 μg/（g ·min）1（1#），平均值為123.25 μg/（g ·min）。

赤松無性系的可溶性糖含量為491.67（31#）～1 280.21 μg/g（28#），平均含量為896.88 μg/g；葉綠素含量為3.02（24#）～5.33 mg/g（29#），平均含量為4.35 mg/g；NR活性為10.68（24#）～13.22 μg/（g ·h）（22#），平均值為12.03 μg/（g ·h）；PPO活性為0.04（23#）～0.26 ΔA 0.01/（min ·g）（28#），平均值為0.13 ΔA 0.01/（min ·g）；POD活性為44.83（31#）～261.67 μg/（g ·min）（23#），平均值為156.44 μg/（g ·min）。方差分析結(jié)果表明，不同無性系之間各生長指標(biāo)顯著性較好。

2.2 黑松、赤松無性系苗木生理生化指標(biāo)與植株生長的相關(guān)性

對黑松各指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析可知，可溶性糖含量與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為0.191、0.503、0.321，均呈正相關(guān)；葉綠素含量與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為0.322、0.644、0.541，均呈正相關(guān)，其中與樹高呈顯著正相關(guān)；NR活性與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為0.576、-0.166、0.122；PPO活性與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為-0.554、-0.097、-0.290，均呈負(fù)相關(guān)；POD活性與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為0.804、0.261、0.280，均呈正相關(guān)，其中與地徑呈極顯著正相關(guān)（表3）。

對赤松各指標(biāo)的相關(guān)性進(jìn)行分析可知，可溶性糖含量與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為-0.046、0.174、0.275；葉綠素含量與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為-0.044、0.353、0.470；NR活性與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為0.391、0.661、0.786，其中與冠幅呈顯著正相關(guān)；PPO與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為-0.005、-0.425、-0.540，均呈負(fù)相關(guān)；POD與地徑、樹高、冠幅相關(guān)系數(shù)分別為-0.092、0.601、0.464（表3）。

2.3 黑松、赤松優(yōu)良無性系選擇

綜合黑松、赤松各無性系生長狀況和生理生化狀況調(diào)查，選取地徑、樹高、冠幅、可溶性糖含量、葉綠素含量、NR活性、PPO活性、POD活性8個指標(biāo)，對無性系進(jìn)行聚類分析（圖1）。采用歐氏距離聚類將12個黑松無性系分為5類，第1類包括14#、11# 2個無性系，第2類包括1# 1個無性系，第3類包括16# 1個無性系，第4類包括12# 1個無性系， 第5類包括9#、6#、15#、2#、3#、5#、4#7個無性系。通過綜合分析，第1類中14#（吉敷3號）、11#（大島6號）和第2類中1#（下關(guān)1號）無性系各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異，生長狀況較好，可作為優(yōu)良無性系的備選，第5類無性系生長狀況較差，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)保護(hù)和管理。

采用歐氏距離聚類將8個赤松無性系分為4類，第1類包括23# 1個無性系，第2類包括28# 1個無性系，第3類包括 31#、29#、19#、24# 4個無性系，第4類包括18#、22# 2個無性系。通過綜合分析，第1類23#（大島1號）和第2類28#（玖珂2號）各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)異，生長狀況較好，可作為優(yōu)良無性系的備選，第4類無性系生長狀況較差，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)保護(hù)和管理。

3 結(jié)論與討論

黑松和赤松均為常綠喬木，具有很強(qiáng)的海岸線造林和瘠薄山地造林能力。利用表型分析對現(xiàn)有黑松、赤松生長狀況進(jìn)行評價，具有簡便、快速、易行的特點(diǎn)。以表型指標(biāo)進(jìn)行無性系生長狀況測定已經(jīng)在日本落葉松（Larix kaempferi）、思茅松（Pinus kesiya）、濕加松（Pinus elliottii×P. caribaea Morelet）等樹種中廣泛得到應(yīng)用［8-10］。該研究通過對黑松和赤松地徑、樹高和冠幅等指標(biāo)進(jìn)行比較分析得出，在立地條件和經(jīng)營管理?xiàng)l件相同的情況下，黑松的地徑、樹高、冠幅均大于赤松。

該研究選擇可溶性糖含量、葉綠素含量、NR活性、PPO活性、POD活性5個指標(biāo)對黑松和赤松無性系進(jìn)行生理生化評價。通過對比分析，赤松的可溶性糖含量、葉綠素含量、PPO活性和POD活性均高于黑松，黑松的NR活性略高于赤松。該研究中黑松、赤松的PPO活性、POD活性與康娟等［11］對絲瓜（Luffa cylindrica）及彭蘭華等［12］對黑松松針的研究結(jié)果相比，吸光度變化增幅小，這可能與試驗(yàn)時間12月溫度較低以及松樹的松針外在形狀有關(guān)。鄭丹［13］對甜瓜（Cucumis melo）幼苗根系發(fā)育特性研究得出，3個品種的根系形態(tài)指標(biāo)除了與PPO、AAO呈負(fù)相關(guān)性外，其他根系生理生化指標(biāo)與根系各形態(tài)指標(biāo)均呈正相關(guān)。該研究從生理生化指標(biāo)與生長狀況的相關(guān)性來看，可溶性糖含量、葉綠素含量、POD活性與生長狀況呈正相關(guān)，而PPO活性與生長狀況呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與魏鵬［14］對茶樹抗旱性部分生理生化指標(biāo)的研究結(jié)果以及羅漢松（Podocarpus macrophyllu）、杉木（Cunninghamia lanceolata）、銀杏（Ginkgo biloba）、歐洲榛子（Corylus avellana）等的研究結(jié)果一致［15-17］。黑松、赤松無性系生理生化指標(biāo)與生長指標(biāo)之間呈現(xiàn)出差異的顯著性，能夠?yàn)楹笃跓o性系種質(zhì)資源的評價提供研究基礎(chǔ)。

綜合地徑、樹高、冠幅、可溶性糖含量、葉綠素含量、NR活性、PPO活性、POD活性等指標(biāo)評價及聚類分析結(jié)果，黑松1#、11#、14#和赤松23#、28# 5個無性系生長性狀良好，具有較強(qiáng)的代表性，應(yīng)加以保護(hù)和利用。

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