中国黄连木(Pistacia chinensis Bunge)实生群体性状变异研究

摘要

本研究以山东农业大学校园内的黄连木实生群体为研究试材，自2006年3月到2009年11月，对其群体的物候学特性、生物学特性及生长特性进行调查研究，以选择出树形端正，秋叶鲜艳，气味芬芳，适合园林绿化应用的优良单株。对秋季叶色不同单株叶片的色素含量及其可溶性糖和矿质元素的含量进行测定，并进行相关性分析，明确可溶性糖和各矿质元素含量与色素含量的相关关系，以进一步探索黄连木叶片呈色规律。运用静态顶空进样与气相色谱.质谱联用（GC-MS）技术，对气味特异的单株进行挥发性有机物质的动态测定，掌握其成分和发生规律。最终选育出色泽纯正、气味芳香的优良单株类型，进一步丰富我国原产的观赏树种资源。
　　 （1）在充分调查分析的基础上发现，黄连木生物学特性的各种性状变异幅度很大，在冠形、叶、花、果穗、果实等方面存在多种多样不同层次的种内变异。树高变异系数15.57％，胸径变异系数22.62％，冠幅变异系数20.75％，叶片、花、果穗、果实4个性状指标的平均变异系数分别为24.05％、29.60％、30.807％、10.12％，果实性状变异系数最小，较其他性状具有较高的稳定性。黄连木群体内的表型性状变异丰富，实施选择育种的潜力很大。
　　 （2）通过系统的观察比较，结合黄连木的生物学特性、形态学特征，进行黄连木优良单株类型的选择，选择出秋色艳丽、色泽纯正的三个色系，红色系、黄色系、橙色系共7棵优良单株。选择出树形端正的三种树形，小圆头型、大圆头型和自然疏层型共10棵优良单株，对今后有效保存和合理利用黄连木资源、黄连木的遗传改良和加速良种化进程具有重要现实意义。
　　 （3）通过对黄连木不同单株叶片的总叶绿素、类胡萝卜素和花青苷的年动态变化测定，结果表明植株叶片中的叶绿素和类胡萝卜素的年变化趋势一致，为下降-上升-下降趋势。植株叶片中花青苷含量的年变化趋势表现为下降-上升趋势，不同单株叶片中花色苷的含量变化可分为平稳型、增加型、骤升型三种类型。
　　 （4）测定黄连木不同单株叶片中可溶性糖和矿质元素的动态含量变化，并与植株叶片中总叶绿素、类胡萝卜素和花青苷的含量进行相关性分析。结果表明，在9种矿质元素中，对花青苷含量影响较大的是氮、磷、钙、锰、锌，其中磷与花青苷含量呈显著性正相关，氮与其呈显著性负相关；可溶性糖与花青苷含量呈显著性正相关，而与叶绿素、类胡萝卜素呈显著负相关，氮与叶绿素、类胡萝卜素呈显著性正相关。
　　 在大量元素中钙的含量较高，微量元素中铁的含量较高，因此，黄连木可能是喜钙、铁树种。其中，红色系单株叶片中的钙含量最高为1.64％，黄色系单株叶片中的钙含量最小为1.44％，橙色系其含量居中为1.46％。铁在橙色系单株叶片中的含量最高平均为505.5μg/g，在红色系单株叶片中的含量最低平均为441.22μg/g。
　　 （5）黄连木单株叶片挥发性有机物质主要为萜烯类化合物，其主要组分有β-顺式罗勒烯、β-反式罗勒烯、D-苎烯、α-蒎烯、3-蒈烯、β-香叶烯。气味特异的4棵单株叶片挥发性有机物质主要成分相同，相对含量不同，导致植株间的气味不同。7号单株气味芳香宜人，叶片中挥发性有机物质成分相对含量较高的是D-苎烯、3-蒈烯、β-顺式罗勒烯、β-反式罗勒烯，相对含量分别为8.47％、19.90％、20.41％、20.67％，四者比例约为1.00:2.35:2.41:2.44。10号单株气味浓烈刺鼻，叶片中挥发性有机物质成分含量较高的是α-蒎烯、β-顺式罗勒烯、β-反式罗勒烯，相对含量分别为6.92％、20.69％、42.02％，三者比列约为1.00:2.99:6.07。3-蒈烯在7号单株叶片中的含量最高，β-反式罗勒烯在10号单株叶片中的含量最高，说明3-蒈烯使植株的气味芳香宜人，β-反式罗勒烯使植株的气味浓烈刺鼻。
　　 对黄连木叶片释放挥发性有机物质的日动态变化测定结果表明，一天中，在12:00时，α-蒎烯、3-蒈烯和β-香叶烯的释放量达到最大，在15:00时，β-顺式罗勒烯、β-反式罗勒烯和D-苎烯的释放量达到最大。单萜类化合物的释放量在15:00时，达到最高，占挥发性有机物质总量的70％以上。
　　 （6）通过对黄连木叶片释放挥发性有机物的季节动态变化检测发现，黄连木释放的挥发性有机物质在不同季节中，都以萜烯类化合物为主，萜烯类化合物在夏季的含量最高，占总挥发性有机物质总量的93.64％，在春季的含量最低85.92％，而春季萜烯类化合物的种类最多有54种，秋季萜烯类化合物的种类最少46种。黄连木叶片挥发性有机物质中醇类、酯类化合物的释放趋势为春季>秋季>夏季。

目录

文摘

英文文摘

1 引言

1.1 中国黄连木概述

1.1.1 我国黄连木栽培历史

1.1.2 我国黄连木综合利用现状

1.1.3 黄连木繁殖栽培技术

1.2 彩叶植物研究进展

1.2.1 彩叶植物呈色机理

1.2.2 环境因素对叶片呈色的影响

1.2.3 遗传因素对叶色的影响

1.2.4 其他因子对叶色的影响

1.3 植物叶片中色素的研究进展

1.3.1 花色素苷的结构和性质

1.3.2 花色苷的种类

1.3.3 花色苷的应用

1.4 植物挥发性有机物质的研究进展

1.4.1 植物挥发性有机物质的主要种类及合成部位

1.4.2 VOCS的功能

1.5 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2.1 黄连木性状变异及类型划分

2.1.1 试验材料

2.1.2 物候期观测

2.1.3 植株形态学指标测定

2.2 黄连木秋季叶色变异与可溶性糖和矿质元素的关系分析

2.2.1 实验材料

2.2.2 色素含量的测定

2.2.3 可溶性糖含量的测定

2.2.4 矿质元素含量的测定

2.3 黄连木气味特异单株叶片挥发性有机物释放动态分析

2.3.1 实验材料

2.3.2 黄连木叶片挥发性有机物的测定

3 结果与分析

3.1 黄连木性状变异调查

3.1.1 黄连木物候期观测结果

3.1.2 黄连木群体内表型性状变异特征

3.2 单性状优树的选择

3.2.1 叶色纯正的优良单株及聚类分析

3.2.2 树形优良的单株及聚类分析

3.3 黄连木秋季叶色变异与可溶性糖和矿质元素的关系分析

3.3.1 不同单株的叶片中总叶绿素、类胡萝卜素和花青苷的年动态变化

3.3.2 不同单株在显色期叶片中总叶绿素、类胡萝卜素、花青苷含量比较

3.3.3 不同单株叶片中矿质元素的年动态变化

3.3.4 不同单株在显色期叶片中可溶性糖和矿质元素含量的比较

3.4 黄连木气味特异单株叶片挥发性有机物释放动态分析

3.4.1 不同黄连木单株挥发性有机物质的日变化

3.4.2 不同黄连木单株叶片的挥发性有机物质成分分析

3.4.3 黄连木叶片挥发性有机物质的成分分析及季节动态变化

4.讨论

4.1 黄连木优树选择的意义

4.2 黄连木群体内表型多样性分析

4.3 黄连木秋季叶色变异与可溶性糖和矿质元素的关系分析

4.4 黄连木叶片释放挥发性有机物质的分析

5 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文