白花树天然群体遗传多样性与油脂特性研究

摘要

白花树（Styrax tonkinensis）是优良速生材用、油用和药用多用树种，自然分布于我国的云南、广西、广东、贵州、湖南、福建、江西和重庆等省（区、市）以及越南、老挝，其种子富含油脂。近年来，白花树在浙江、江西等省的速生丰产林建设中得到应用，同时作为新兴的木本油料植物受到广泛关注。本研究通过实地调查收集了来源于我国8个省（区、市）及越南的20个白花树群体，分析了其地理分布、气候和群落状况，研究了天然群体表型变异规律并结合SRAP分子标记技术进行遗传多样性分析，开展了苗期种源试验和光合特性观测，分析了不同产地的油脂特性。主要研究结果如下：
　　1、通过连续4年的野外踏查，发现国内白花树天然分布范围是北纬21.48°～29.65°，东经98.65°～118.16°，垂直分布100~2700 m，跨越了北热带、南亚热带和中亚热带等3个温度带，集中分布在云南、广西与越南交界地带。天然分布区的年均温为13.7～22.8℃；1月份均温的平均值为9.7℃，最低值为4.2℃；7月份均温平均值为22.9℃，最低值为19.9℃；极端最低温的最低值为-15.5℃；无霜期最低值为243 d；年降水量的最小值仅为990 mm。选取了5个不同的分布区进行样地调查，发现尽管群落类型与组成不尽相同，但物种数量均相对较少，白花树在乔木层内都未成为重要值显著的绝对优势种，而多是与壳斗科、杉科、松科和桦木科等物种共同组成乔木层。从整个分布区来看，白花树所在群落的Margalef丰富度指数(Dma)、Simpson指数(D)、Shannon-Wiener指数(H)均处于较低的水平，低于同地区其他物种的群落。
　　2、通过对白花树的9个天然群体的侧枝、叶片、果实和种子的14个表型性状的调查研究，发现白花树在群体间和群体内的表型变异极为丰富。表型变异系数变幅为1.38～68.92％，平均分化系数VST为59.08%。表型性状间的相关关系表明，侧枝、叶片、果实和种子等单个性状均与千粒重呈显著或极显著的正相关关系，而叶片、果实和种子形状指数均与千粒重呈极显著的负相关。叶长和叶面积呈纬向变异模式，随着分布区的向北扩展，叶长、叶面积显著变小；经度、海拔分别与种子长、叶片长宽比间的相关关系达到显著水平。
　　3、利用SRAP分子标记技术测定了白花树20个天然群体的多态位点百分率（PPL）、Nei’s基因多样性（H）、群体内遗传多样性指数（Hs）和总遗传多样性指数（Ht）。结果表明，白花树群体内存在丰富的遗传变异。8对引物共扩增出88个位点，平均每对引物扩增11个位点，多态位点81个，多态性位点百分率（PPL）为92.05%。Nei’s基因多样性（H）在群体间的变异范围为0.1155~0.2738；Shannon（I）多样性指数的变异范围0.1722~0.3960。SRAP分析揭示了白花树遗传多样性64.75%存在于群体内，35.25%存在于群体间，群体间总的基因流的估算值Nm为0.9283。
　　4、白花树种源苗期试验表明，高径生长、高径比和各器官生物量积累、分配等苗期性状的种源差异均达到显著或极显著水平。以苗高和地径作为苗期选择指标，初选出福建南平、福建永安和广东乳源等3个优良种源，其苗高生长量比总体均值增加了15.03～24.83%，地径生长量增加了4.49～12.18%。白花树苗木分枝数和叶面积、叶长、叶平均宽、叶宽和叶长/叶宽等叶片形态性状的种源效应极显著。苗木分枝数变化幅度分别为4.04～5.19，叶片形态指数变化范围为1.53～2.07。
　　5、白花树光合光响应观测研究表明，在同一生境下不同种源苗期光合光响应存在一定差异。云南屏边种源的光补偿点（LCP）达601.717μmol·m-2·s-1，最大净光合速率（Amax）达24.448μmol·m-2·s-1CO2、表观量子效率（AQY）达0.092，均高于其他种源，其光合利用综合能力强于其他种源。其他依次广西上思、福建南平、贵州从江、湖南宜章和江西大余。各种源的光合生理参数的变化与高度生长增长量变化相符合。影响白花树不同种源苗期叶片净光合速率的主要因子不完全相同，但胞间 CO2浓度（Ci）是各个种源共有的主要影响因子。
　　6、白花树不同产地种仁与种子油的营养成分及理化特性研究表明，其种仁富含油脂，种子油营养价值高。种仁中粗脂肪含量为58.60～62.80%，粗蛋白含量为8.79～9.41%，不同产地差异不大。白花树种仁蛋白质接近完全蛋白质，含有18种氨基酸，并均含有9种人体必需氨基酸；种仁中还含有丰富的K、Ca、Mg等矿质元素，但均未测得含有苯甲酸。白花树种子油为半干性油，油酸值较低，游离脂肪酸含量较少，油熔点较低，消化率高。各产地白花树种子油中都富含不饱和脂肪酸，总量达90.16～91.45%；甘一酯含量0.65~0.86%，甘二酯含量2.56~3.34%，甘三酯含量87.67~90.12%，是高品质的油脂。

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表目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目标和主要研究内容

1.3 研究技术路线

第二章 白花树地理分布及其气候、群落特征研究

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 小结

第三章 白花树天然群体遗传多样性研究

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 小结

第四章 白花树地理种源苗期变异和光合特性研究

4.1 试验材料与研究方法

4.2 结果与分析

4.3 小结

第五章 不同产地种仁与种子油营养成分及理化特性

5.1 试验材料和实验方法

5.2 结果与分析

5.3 小结

第六章 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

6.3 展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢