安徽不同生态区域油茶叶片结构及生理生化特性的研究

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油茶(Camellia oleifera Abel.)是集经济、生态和社会效益于一体的木本油料树种,近年来被广泛栽植。安徽为暖温带向亚热带过渡的气候类型区,既是油茶适宜分布区之一,也是油茶分布的北缘地带,故影响油茶发展的因素较多。为了更好地促进安徽油茶产业的健康发展,给安徽江淮地区发展油茶提供更多的理论依据,本文选择了皖东、皖西以及皖南三个生态栽培区的21个油茶品种为试材,较系统地研究了安徽不同生态区域油茶叶片解剖结构、酶活性、电导率、苯醇抽提物、纤维素含量等生理生化特性及活性物质的差异,研究结果表明:1.不同生态类型区的6组油茶4个物种气孔密度的测定结果表明,江西小果、普通油茶(黄山、大别山、凤阳油茶)、博白大果与攸县油茶的气孔密度差异较大且显著,分别为6.50个/mm2、4.35个/mm2(普通油茶气孔密度均值)、3.20个/mm2、2.8个/mm2,而黄山、大别山、凤阳油茶等普通油茶同一物种间的气孔密度无显著差异。2.通过对不同生态区域油茶品种叶片解剖结构进行观察测定发现,不同地区间油茶叶片的上下表皮、角质层、栅栏组织、海绵组织厚度等叶片表皮结构差异十分明显,且上述组织厚度由大到小排序为:凤阳油茶>大别山油茶>黄山油茶。由此可证明,凤阳地区油茶品种为适应北方低温、干旱等气候条件,叶片组织在解剖上形成了抵抗逆境环境的结构特征。3.不同生态区域年平均降雨量与油茶叶片气孔开度和叶片细胞结构的通径分析结果表明:年平均降雨量与油茶叶片气孔长度、气孔个数、气孔开度呈正相关;但与叶片角质层的厚度却呈负相关,且有明显的直接作用。另外,在对不同生态区域油茶叶片气孔开度与叶片细胞结构中的其他各项指标多元逐步回归分析中发现,叶片气孔开度与气孔尺寸有直接正相关关系,但与叶片上、下表皮的厚度关系均为负相关。4.本文通过DPS数据处理软件对来自三个生态区域的6个油茶物种的叶片细胞气孔开口大小进行聚类分析,结果表明:在遗传距离为1.06cm处,6个油茶种质资源共分为5个类群。类群1包括博白大果(2号)和江西小果(5号)2个物种,它们的样品相似性最大,亲缘关系最为接近。凤阳油茶亲缘关系较远,可能是该油茶长期生长在相对温度较低、降雨量较少的环境下,导致在形态上产生了较大的变异。4号攸县油茶与其他的油茶物种亲缘关系最远,其主要原因可能是物种的不同。5.通过对不同生态区域油茶植株含水量及电导率测定发现,油茶叶片电导率以皖东地区偏低,但三个生态类型区的差异并不显著。植株新梢、叶片含水量的测定结果表明:皖南>皖西>皖东,即植株含水量与降雨量表现出明显的正相关关系;在同一生态类型区,油茶新梢含水量高于叶片含水量。6.通过对不同生态区域油茶叶片丙二醛(MDA)及脯氨酸(Pro)含量的测定发现,三地区油茶叶片MDA含量排列顺序为:皖南地区3.227μg/g>皖西地区2.836μg/g>皖东地区2.675μg/g;当年生叶片Pro含量皖南油茶最高,达到1192.963μg/g,依次为皖西和皖东,分别为1158.938μg/g和997.129μg/g,其排序与丙二醛含量相一致。该结果表明:地处油茶分布最北缘地带的皖东地区油茶抗逆性较强。7.通过对三个生态区油茶SOD、CAT和POD三种酶活性的测定试验结果表明:皖东地区油茶植株的SOD活性高于皖西和皖南;油茶植株CAT活性也是皖东地区高于皖南和皖西地区,但它们之间的差异不如SOD那样显著;与以上相反,油茶植株的POD活性皖东地区为最低(仅为1.5061U/g.min),而皖西和皖南地区均较高,都达到了5.2U/g.min以上。8.通过对同一生态区域油茶品种野外调查及对其SOD、POD和CAT三种酶活性的进行了比较分析,SOD、CAT酶活性在同一地区良种的含量高低排序中出现高度的一致,分别为:皖东地区凤阳4号>凤阳3号>凤阳2号>凤阳1号>凤阳5号;皖西地区大别山3号>大别山1号>大别山4号>大别山2号;皖南地区黄山1号>皖徽5号>皖宁5号>皖宁2号>黄山2号>皖徽3号>黄山4号。这说明了SOD、CAT两种酶在油茶保护酶系统中的共同作用和核心地位。另外多重比较分析结果表明,同一地区不同油茶良种之间POD活性差异显著,皖东凤阳2号POD活性最低,只有0.736U/g.min,凤阳1号和凤阳3号POD活性较高且差别不大;皖西仅大别山2号POD活性较低,其它良种POD活性较高,且均在6.762U/g.min以上;皖南油茶良种POD活性为黄山2号和皖宁5号含量较低,但和其他良种POD活性差异显著。9.不同地区油茶品种的内含物研究结果表明:在所测的油茶试样中,含水量、苯醇抽提物、综纤维素、纤维素和木质素的含量分别为:44.3%-50.1%、10.8%-26.2%、0.28%-0.57%、0.12%-0.25%和0.13%-0.28%。在同一生态类型区,油茶体内仅苯-醇抽提物含量为叶片高于枝条,其余物质含量均是枝条高于叶片。在三类生态类型区中,最北缘(凤阳)油茶林的枝条、叶片苯醇抽提物含量、纤维素及木质素含量最高;含水量(枝和叶)和综纤维素(枝)为最低;其中油茶枝条的综纤维素含量差异极显著(P=0.0084<0.01)、纤维素含量差异显著(P=0.0214<0.05);叶片综纤维素含量差异显著(P=0.0467<0.05);由此可见,油茶体内较低的水分,较高的苯醇抽提物、纤维素和木质素含量有利于植株抗寒和抗旱能力的提高。10.通过用高分辨质谱联用法(HPLC-DAD-MS)对皖西的大别山3号、皖南的黄山1号、皖东的凤阳4号叶片的甲醇和乙酸乙酯混合提取物进行了比较分析,发现生长在三个不同生态区域油茶品种中,大别山3号特有的化合物阴离子有C18H24O11、C21H20O11,阳离子有C23H18N2O4、C24H30O6和C12H20N4O5;黄山1号特有的化合物有C27H36O12;凤阳4号特有的化合物阴离子有C32H42O3,阳离子有C16H35NO2、C(18H39NO3和C20H43NO4。三种生态类型的油茶叶片的活性化学物质差别较大,每个地区的叶片内都具有不同的抗性物质。其中皖东地区的凤阳4号阳离子化合物除含有脂肪酰胺类物质,还具有C16H35NO2和C18H39NO3等鞘氨醇类物质,鞘鞍醇类物质是一组具有显著抗性的活性物质,这也可能显著提高了处在北缘地区的凤阳4号油茶的抗性。
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