高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

美洲黑杨与欧洲黑杨及其杂交子代材性径向变异规律

沈浩 饶俊 关莹 张利萍 刘盛全 高慧

引用本文:
Citation:

美洲黑杨与欧洲黑杨及其杂交子代材性径向变异规律

    作者简介: 沈浩。主要研究方向:生物质材料高值化利用。Email:472707536@qq.com 地址:230036 安徽省合肥长江西路130号安徽农业大学林学与园林学院.
    通讯作者: 高慧,教授。主要研究方向:生物质材料高值化利用。Email:huigaozh@163.com 地址:同上
  • 中图分类号: S792.11

Radial variation law of wood properties for Populus deltoides, Populus nigra and their hybrid progenies

  • 摘要: 目的 以母本美洲黑杨50号杨、父本欧洲黑杨N179杨及其3个杂交子代(中林46、108杨、桑巨杨)为研究对象,分析亲本和子代间木材的材性径向变异规律,为杨树材性改良提供一定的理论依据。方法 利用国家标准测定其化学、物理及解剖特性。结果 木材的材性测定结果表明:亲本及其3个子代的苯醇抽提物质量分数变化范围在1.36% ~ 2.15%;综纤维素为79.23% ~ 83.19%;半纤维素为35.09% ~ 35.94%;α-纤维素为43.34% ~ 47.25%;木质素为20.70% ~ 24.73%,除中林46的木质素质量分数(20.70%)低于亲本,其他子代的化学成分质量分数均介于父本与母本之间。5种杨树基本密度变化范围在0.33 ~ 0.39 g/cm 3,纤维长度为971.06 ~ 1 145.65 μm,纤维宽度为16.19 ~ 19.36 μm,纤维长宽比为57.07 ~ 67.28,壁腔比为0.26 ~ 0.31,腔径比为0.76 ~ 0.80。亲本与杂交子代材性随着树龄的增加呈现出的趋势是:苯醇抽提物含量先增加后降低;综纤维素含量在1 ~ 5年上升较快,后趋于稳定;α-纤维素含量逐渐增加;木质素含量逐渐下降;中林46中母本与子代基本密度逐渐增加,父本与另外两个子代逐渐降低;纤维长度逐渐增加,在7 ~ 8年生时,增加速度明显降低;纤维宽度逐渐增加,8年生后趋于平缓;纤维长宽比逐渐增加,7年生后增加速度变缓;壁腔比先降低后增加,在6 ~ 7年生时达到最低;腔径比先增加后降低,在6 ~ 7年生时达到最高。结论 美洲黑杨和欧洲黑杨及杂交子代材性性状差异显著,各材性性状均呈现出不同程度的变异,亲本与子代径向变异规律一致,母本50号杨的苯醇抽提物和木质素含量低、α-纤维素含量高、纤维较长、长宽比和壁腔比大,且这些性状变异系数都较小,利于遗传控制,在5种无性系中为最佳,子代的中林46的木质素和解剖特性都具有超亲现象,选择潜力较大,在今后的育种实践中可加以利用。
  • 图 1  主要化学成分径向变异

    Figure 1.  Radial variations of main chemical composition

    图 2  基本密度及主要解剖特性径向变异

    Figure 2.  Radial variations of basic density and main anatomical characteristics

    表 1  树种基本信息

    Table 1.  Basic information of tree species

    类型
    Type
    无性系
    Clone
    遗传背景
    Genetic background
    表观生长
    Performance growth
    母本
    Female parent (F)
    美洲黑杨50号杨
    Populus deltoides CL. ‘55/65’
    美洲黑杨
    Populus deltoides
    早期速生、干型好、无性繁殖能力强
    Early rapid growth, trunk straight, strong asexual reproduction ability
    父本
    Male parent (M)
    欧洲黑杨N179杨
    Populus nigra CL. ‘N179’
    欧洲黑杨
    Populus nigra
    抗寒、干型好、无性繁殖能力强
    Cold resistance, trunk straight, strong asexual reproduction ability
    子代1
    Offspring 1
    中林46
    Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’
    杂交子代
    Hybrid F1
    育苗成活率高、适应性很强、生长速度极快
    High seedling survival rate, strong adaptability, very fast growth rate
    子代2
    Offspring 2
    108杨
    Populus euramericana cv. ‘Guariento’
    杂交子代
    Hybrid F1
    更耐寒、抗旱、抗病虫,生长快
    Cold resistance, drought resistance, disease and insect resistance, fast growth rate
    子代3
    Offspring 3
    桑巨杨
    Populus euramericana CL. ‘Sangju’
    杂交子代
    Hybrid F1
    速生、特别是中、后期速生性显著
    Rapid growth, and the property is obvious especially in the middle and late stage
    下载: 导出CSV

    表 2  亲本与子代化学成分的质量分数

    Table 2.  Mass fraction of chemical composition for parents and offsprings %

    类型
    Type
    无性系
    Clone
    苯醇抽提物
    Benzene alcohol extract
    木质素
    Lignin
    综纤维素
    Holocellulose
    α-纤维素
    α-cellulose
    半纤维素
    Hemicellulose
    母本
    Female parent (F)
    50号杨
    Populus deltoides CL. ‘55/65’
    1.36 ± 0.23 22.05 ± 2.16 83.19 ± 1.19 47.25 ± 2.55 35.94 ± 2.70
    父本
    Male parent (M)
    N179杨
    Populus nigra CL. ‘N179’
    2.15 ± 0.25 24.73 ± 1.31 79.23 ± 1.25 43.34 ± 1.28 35.90 ± 1.59
    子代1
    Offspring 1
    中林46
    Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’
    1.59 ± 0.19 20.70 ± 1.92 81.40 ± 1.36 45.81 ± 1.40 35.58 ± 1.72
    子代2
    Offspring 2
    108杨
    Populus euramericana cv. ‘Guariento’
    1.66 ± 0.21 24.01 ± 1.79 79.98 ± 1.99 44.89 ± 1.33 35.09 ± 1.36
    子代3
    Offspring 3
    桑巨杨
    Populus euramericana CL. ‘Sangju’
    1.59 ± 0.19 23.47 ± 1.61 80.59 ± 1.50 45.26 ± 1.86 35.33 ± 1.74
    注:表中化学成分质量分数均以绝干材为基准,数值为组内5株样本的平均值。下同。Notes: the content of chemical composition in the table is benchmarked against absolutely dry wood, and the average value of the 5 strains in the group is used as the test value. The same below.
    下载: 导出CSV

    表 3  化学成分的方差分析

    Table 3.  Variance analysis of chemical composition

    化学成分
    Chemical composition
    影响因素
    Impact factor
    离差平方和
    Sum of deviation squares
    自由度
    Degree of freedom
    均方
    Mean variance
    F显著性
    Significance
    重复力
    Repeatability
    苯醇抽提物
    Benzene-alcohol extract
    因素A Factor A 30.215 4 7.554 165.562 *** 0.68
    因素B Factor B 3.953 5 0.791 7.539 ***
    木质素
    Lignin
    因素A Factor A 938.879 4 234.720 74.034 *** 0.75
    因素B Factor B 137.481 5 27.496 5.519 ***
    α-纤维素
    α-cellulose
    因素A Factor A 729.536 4 182.384 59.407 *** 0.76
    因素B Factor B 508.600 5 101.720 28.456 ***
    综纤维素
    Holocellulose
    因素A Factor A 829.572 4 207.393 93.972 *** 0.73
    因素B Factor B 415.197 5 83.039 26.402 ***
    半纤维素
    Hemicellulose
    因素A Factor A 47.738 4 11.935 3.376 ** 0.83
    因素B Factor B 527.432 5 105.486 42.841 ***
    注:***表示在α = 0.001水平差异显著;**表示在α = 0.01水平差异显著;因素A. 无性系差异,因素B. 生长轮差异。下同。Notes: *** indicates significant difference at α = 0.001 level; ** indicates significant difference at α = 0.01 level; factor A, clonal difference; factor B, growth ring difference. The same below.
    下载: 导出CSV

    表 4  基本密度及主要解剖特性

    Table 4.  Basic density and main anatomical characteristics

    类型
    Type
    无性系
    Clone
    基本密度
    Basic density/
    (g·cm− 3)
    纤维长度
    Fiber length/
    μm
    纤维宽度
    Fiber width/
    μm
    长宽比
    Ratio of fiber length to width
    壁腔比
    Wall thickness to lumen ratio
    腔径比
    Ratio of lumen
    diameter to
    wall thickness
    母本
    Female parent (F)
    50号杨
    Populus deltoides CL. ‘55/65’
    0.39 ± 0.03 1 086.16 ± 5.48 16.19 ± 3.14 67.28 0.27 0.79
    父本
    Male parent (M)
    N179杨
    Populus nigra CL. ‘N179’
    0.33 ± 0.25 1 076.53 ± 5.55 18.59 ± 3.69 58.02 0.26 0.80
    子代1
    Offspring 1
    中林46
    Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’
    0.35 ± 0.28 1 103.85 ± 5.11 19.36 ± 3.88 57.07 0.31 0.76
    子代2
    Offspring 2
    108杨
    Populus euramericana cv. ‘Guariento’
    0.35 ± 0.32 1 145.65 ± 5.04 18.79 ± 3.23 61.13 0.27 0.79
    子代3
    Offspring 3
    桑巨杨
    Populus euramericana CL. ‘Sangju’
    0.35 ± 0.27 971.06 ± 2.42 16.95 ± 4.39 57.44 0.27 0.79
    下载: 导出CSV

    表 5  基本密度及解剖特性方差分析

    Table 5.  Variance analysis of basic density and anatomical characteristics

    指标
    Index
    影响因素
    Impact factor
    离差平方和
    Sum of deviation squares
    自由度
    Degree of freedom
    均方
    Mean square
    F显著性
    Significance
    基本密度
    Basic density
    因素A Factor A 0.58 4 0.15 159.77 ***
    因素B Factor B 0.01 2 0.00 1.94 **
    纤维长度
    Fiber length
    因素A Factor A 39 309 547.52 4 9 827 386.88 139.57 ***
    因素B Factor B 52 4223 200.10 9 58 247 022.23 1 853.81 ***
    纤维宽度
    Fiber width
    因素A Factor A 14 813.39 4 37 345.45 271.98 ***
    因素B Factor B 10 763.63 8 1 345.45 96.05 ***
    长宽比
    Ratio of fiber length to width
    因素A Factor A 449.16 4 122.29 2.36 ***
    因素B Factor B 1 739.93 8 217.49 12.71 ***
    壁腔比
    Wall thickness to lumen ratio
    因素A Factor A 4.08 4 1.02 101.84 ***
    因素B Factor B 6.22 8 0.78 79.16 ***
    腔径比
    Ratio of lumen diameter to wall thickness
    因素A Factor A 1.38 4 0.35 109.59 ***
    因素B Factor B 2.05 8 0.26 82.81 ***
    下载: 导出CSV

    表 6  材性性状整体变异分析

    Table 6.  Analysis on the overall variation of wood properties

    指标
    Index
    平均值
    Mean
    标准差
    Standard deviation
    变异系数
    Coefficient of variation/%
    95%置信区间
    Confidence interval at 95%
    下限
    Lower limit
    上限
    Upper limit
    苯醇抽提物 Benzene-alcohol extract1.670.3420.361.641.70
    综纤维素 Holocellulose80.882.012.4980.6981.075
    α-纤维素 α-cellulose45.312.164.7745.1145.51
    半纤维素 Hemicellulose35.571.905.3435.3935.74
    木质素 Lignin22.992.299.9622.7823.205
    基本密度 Basic density0.350.0411.40.350.35
    纤维长度 Fiber length1 077.20271.1825.171 072.441 081.96
    纤维宽度 Fiber width17.783.8821.8217.0217.85
    长宽比 Ratio of fiber length to width61.627.3211.7354.4263.82
    壁腔比 Wall thickness to lumen ratio0.280.1035.710.270.28
    腔径比 Ratio of lumen diameter to wall thickness0.790.067.60.780.79
    注:变异系数 = 标准差/均值。Note: variation coefficient = standard deviation / mean value.
    下载: 导出CSV
  • [1] 王海刚, 衡希, 吴英, 等. 我国造纸原料对外依存度的状况及对策分析[J]. 纸和造纸, 2015, 34(9):1−5.Wang H G, Heng X, Wu Y, et al. Situation and countermeasures of raw materials external dependence of China ’s paper industry[J]. Paper and Paper Making, 2015, 34(9): 1−5.
    [2] Szabó L, Soria A, Forsstr M J, et al. A world model of the pulp and paper industry: demand, energy consumption and emission scenarios to 2030[J]. Environmental Science & Policy, 2009, 12(3): 257−269.
    [3] 李梦丁. 中国纸浆进口贸易研究[D]. 杭州: 浙江大学, 2010.Li M D. Research on the pulp import of China[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2010.
    [4] 刘世荣, 杨予静, 王晖. 中国人工林经营发展战略与对策: 从追求木材产量的单一目标经营转向提升生态系统服务质量和效益的多目标经营[J]. 生态学报, 2018, 38(1):1−10. doi: 10.1016/j.chnaes.2017.02.003Liu S R, Yang Y J, Wang H. Development strategy and management countermeasures of planted forests in China: transforming from timber-centered single objective management towards multi-purpose management for enhancing quality and benefits of ecosystem services[J]. Acta Ecologica Sinica, 2018, 38(1): 1−10. doi: 10.1016/j.chnaes.2017.02.003
    [5] Shui F K, Dan Q, Zhang X, et al. Changes of China,s forestry and forest products industry over the past 40 years and challenges lying ahead[J]. Forest Policy and Economics, 2019, 106: 1−12.
    [6] 方升佐. 中国杨树人工林培育技术研究进展[J]. 应用生态学报, 2008, 19(10):2308−2316.Fang S Z. Advances in research on cultivation techniques of poplar plantations in China[J]. Chinese Journal of Applied Ecology, 2008, 19(10): 2308−2316.
    [7] Balatinecz J J, Kretschmann D E, Leclercq A. Achievements in the utilization of poplar wood: guideposts for the future[J]. The Forestry Chronicle, 2001, 77(2): 265−269. doi: 10.5558/tfc77265-2
    [8] Hoenicka H, Lehnhardt D, Nilsson O, et al. Successful crossings with early flowering transgenic poplar: interspecific crossings, but not transgenesis, promoted aberrant phenotypes in offspring[J]. Plant Biotechnology Journal, 2014, 12(8): 1066−1074. doi: 10.1111/pbi.12213
    [9] Pliura A, Zhang S Y, Mackay J, et al. Genotypic variation in wood density and growth traits of poplar hybrids at four clonal trials[J]. Forest Ecology and Management, 2007, 238(1): 92−106.
    [10] Martín D, Jessica S, Ballesteros M, et al. Effects of temperature on steam explosion pretreatment of poplar hybrids with different lignin contents in bioethanol production[J]. International Journal of Green Energy, 2015, 12(8): 832−842. doi: 10.1080/15435075.2014.887569
    [11] Khan Z, Rho H, Firrincieli A, et al. Growth enhancement and drought tolerance of hybrid poplar upon inoculation with endophyte consortia[J]. Current Plant Biology, 2016, 6(6): 38−47.
    [12] Arshad M, Biswas K, Bisgrove S, et al. Differences in drought resistance in nine North American hybrid poplars[J]. Trees, 2019, 33(4): 1111−1128. doi: 10.1007/s00468-019-01846-1
    [13] 刘静涵, 刘宣劭, 金昊, 等. 美洲黑杨与青杨及其杂交子代的叶角度变化与解剖结构[J]. 北京林业大学学报, 2018, 40(2):11−21.Liu J H, Liu X S, Jin H, et al. Leaf angle change and anatomical structure of populus deltoides, P. cathayana and their hybrid F1[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2018, 40(2): 11−21.
    [14] 赵荣军, 冯德君, 雷亚芳. 油松半同胞子代及亲本木材生长轮宽度与密度的研究[J]. 西北林学院学报, 2000, 15(3):16−19. doi: 10.3969/j.issn.1001-7461.2000.03.004Zhao R J, Feng D J, Lei Y F. Comparison of the wood growth ring width and basic density between the half-sib progeny and parent of Pinus tabulaeformis Carr.[J]. Journal of Northwest Forestry University, 2000, 15(3): 16−19. doi: 10.3969/j.issn.1001-7461.2000.03.004
    [15] 中国标准化管理委员会. GB/T 36055—2018造纸原料含水率的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.Standardization Administration of China. GB/T 36055—2018 Raw material and pulp-Determination of moisture content[S]. Beijing: Standards Press of China, 2018.
    [16] 中国标准化管理委员会. GB/T 35816—2018造纸原料有机溶剂抽出物含量的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.Standardization Administration of China. GB/T 35816—2018 Raw material and pulp-Determination of the content of extracts from organic solvents [S]. Beijing: Standards Press of China, 2018.
    [17] 中国标准化管理委员会. GB/T 35818—2018造纸原料木质素及综纤维素含量的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2018.Standardization Administration of China. GB/T 35818—2018 Raw material and pulp-Determination of lignin and holocellulose content [S]. Beijing: Standards Press of China, 2018.
    [18] 中国标准化管理委员会. GB/T744—1989造纸原料α-纤维素含量的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 1989.Standardization Administration of China. GB/T744—1989 Raw material and pulp-Determination of α-cellulose content [S]. Beijing: Standards Press of China, 2018.
    [19] 中国标准化管理委员会. GB/T 1933—2009木材密度的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.Standardization Administration of China. GB/T1933—2009 Wood-Determination of density for physical and mechanical tests[S]. Beijing: Standards Press of China, 2009.
    [20] 中国标准化管理委员会. GB/T10336—1989造纸原料纤维长度的测定[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.Standardization Administration of China. GB/T10336—1989 Raw material and pulp- Determination of fiber length [S]. Beijing: Standards Press of China, 1989.
    [21] Bao F C, Jiang Z H, Jiang X M, et al. Differences in wood properties between juvenile wood and mature wood in 10 species grown in China[J]. Wood Science Technology, 2001, 35(4): 363−375. doi: 10.1007/s002260100099
    [22] Young R A. Comparison of the properties of chemical cellulose pulps[J]. Cellulose, 1994, 1(2): 107−130. doi: 10.1007/BF00819662
    [23] Zobel B J, Buijtenen J P V. Wood variation and wood properties[M]. Heidelberg: Springer Series in Wood Science,1989: 89−94.
    [24] Popova M P, Bankova V S, Bogdanov S, et al. Chemical characteristics of poplar type propolis of different geographic origin[J]. Apidologie, 2007, 38(3): 306−311. doi: 10.1051/apido:2007013
    [25] 姚春丽, 蒲俊文. 三倍体毛白杨化学组分纤维形态及制浆性能的研究[J]. 北京林业大学学报, 1998, 20(5):18−21. doi: 10.3321/j.issn:1000-1522.1998.05.004Yao C L, Pu J W. Timber characteristics and pulp properties of the triploid of Populus tomentosa[J]. Journal of Beijing Forestry University, 1998, 20(5): 18−21. doi: 10.3321/j.issn:1000-1522.1998.05.004
    [26] 邢善湘, 张求慧. 7个杂种毛白杨无性系幼龄材化学成分和纤维形态的研究[J]. 北京林业大学学报, 1994, 16(1):53−57.Xing S X, Zhang Q H. Study on the chemical components and fiber dimensions of seven poplar hybrids[J]. Journal of Beijing Forestry University, 1994, 16(1): 53−57.
    [27] 蒲俊文, 宋君龙, 姚春丽. 三倍体毛白杨化学成分径向变异的研究[J]. 造纸科学与技术, 2002, 21(3):1−3.Pu J W, Song J L, Yao C L. Studies on variation of chemical components of Populus tomentosa Carr. triploid clones[J]. Paper Science & Technology, 2002, 21(3): 1−3.
    [28] 周亮, 刘盛全, 高慧, 等. 欧美杨107杨树材化学成分径向变异[J]. 东北林业大学学报, 2010, 38(12):10−11, 14. doi: 10.3969/j.issn.1000-5382.2010.12.004Zhou L, Liu S Q, Gao H, et al. Radial variation of chemical composition of poplar clone 107[J]. Journal of Northeast Forestry University, 2010, 38(12): 10−11, 14. doi: 10.3969/j.issn.1000-5382.2010.12.004
    [29] 段安安, 张存旭, 毕春霞. 树木无性系测验中重复力估算方法的探讨[J]. 西北林学院学报, 1995, 10(3):21−24.Duan A A, Zhang C X, Bi C X. Research on the methods of repeatability estimation in clonal trial of trees[J]. Journal of Northwest Forestry College, 1995, 10(3): 21−24.
    [30] 杨雪梅, 陈庭巧, 赵杨. 马尾松半同胞子代林材性变异研究[J]. 西南林业大学学报(自然科学), 2018, 38(3):15−20.Yang X M, Chen T Q, Zhao Y. Variation within tree of wood properties in half-sib progeny of Pinus massoniana[J]. Journal of Southwest Forestry University, 2018, 38(3): 15−20.
    [31] 胡拉, 吴东山, 徐慧兰, 等. 青冈栎天然林木材的解剖特征及基本材性研究[J]. 西南林业大学学报(自然科学), 2018, 38(2):206−210.Hu L, Wu D S, Xu H L, et al. Wood anatomical characteristics and basic properties of Cyclobalanopsis glauca natural forest[J]. Journal of Southwest Forestry University, 2018, 38(2): 206−210.
    [32] 卢翠香, 周维, 刘媛, 等. 邓恩桉木材基本密度与解剖特性的相关性分析[J]. 广西林业科学, 2018, 47(2):126−132. doi: 10.3969/j.issn.1006-1126.2018.02.002Lu C X, Zhou W, Liu Y, et al. Relationship of wood basic density and anatomical properties of Eucalyptus dunnii[J]. Guangxi Forestry Science, 2018, 47(2): 126−132. doi: 10.3969/j.issn.1006-1126.2018.02.002
    [33] 肖兴翠, 杨勇智, 郭洪英, 等. 红椿天然林木材解剖性质研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2019, 39(8):115−123.Xiao X C, Yang Y Z, Guo H Y, et al. Study on wood anatomical structure of natural Toona ciliate Roem. forests[J]. Journal of Central South University of Forestry & Technology, 2019, 39(8): 115−123.
    [34] 王嘉楠, 查朝生, 刘盛全. 人工林杨树木材纤维形态特征及其变异的研究[J]. 安徽农业大学学报, 2006, 33(2):149−154. doi: 10.3969/j.issn.1672-352X.2006.02.002Wang J N, Zha C S, Liu S Q. Fiber morphological features and variation of plantation poplar[J]. Journal of Anhui Agricultural University, 2006, 33(2): 149−154. doi: 10.3969/j.issn.1672-352X.2006.02.002
  • [1] 牛敏高慧赵广杰 . 欧美杨107应拉木的纤维形态与化学组成. 北京林业大学学报,
    [2] 赵曦阳宋跃朋马开峰王斯琪董晓飞张志毅 . 美洲黑杨种内杂种无性系树皮厚度与湿心材变异分析. 北京林业大学学报,
    [3] 江锡兵李博张志毅马开峰何占国刘承友 . 美洲黑杨与大青杨杂种无性系苗期光合特性研究. 北京林业大学学报,
    [4] 郭鹏邢海涛夏新莉尹伟伦 . 3个新引进黑杨无性系间水分利用效率差异性研究. 北京林业大学学报,
    [5] 张玉兰刘杏娥任云卯李昌晓王蕾王超崔丽娟王戈赵铁珍林娅闫德千张运春李春义张仁军孙阁张颖林勇明尹增芳李云开陈圆张秀新王春梅邢韶华金莹杉周海宾梁善庆吴淑芳周繇谭健晖徐秋芳钟章成周荣伍温亚利杨培岭马履一刘国经杨远芬王以红洪滔樊汝汶王莲英罗建举黄华国高岚马钦彦余养伦江泽慧刘艳红赵勃于俊林吴普特翟明普江泽慧张志强刘青林张桥英张曼胤张明田英杰殷际松崔国发周国模吴承祯王玉涛王希群于文吉罗鹏冯浩张本刚汪晓峰杨海军安玉涛周国逸张晓丽刘俊昌费本华柯水发邵彬陈学政何春光王小青王九中魏晓华赵景刚费本华徐克学骆有庆蔡玲康峰峰任树梅刘爱青李敏温亚利徐昕马润国何松云洪伟高贤明邬奇峰林斌郑万建朱高浦赵弟行田平吴宁安树杰吴家森胡喜生赵焕勋任海青卢俊峰宋萍李永祥范海兰 , . 美洲黑杨次生韧皮部筛管发育过程中原生质组分选择性自溶现象. 北京林业大学学报,
    [6] 葛晓雯王立海侯捷建荣宾宾岳小泉张盛明 . 褐腐杨木微观结构、力学性能与化学成分的关系研究. 北京林业大学学报, doi: 10.13332/j.1000-1522.20160098
    [7] 邓立红陈琳琳张瑞峰赵丽霞何静余道坚 . γ辐射检疫处理对青皮竹化学成分和力学性能的影响. 北京林业大学学报, doi: 10.13332/j.1000-1522.20150500
    [8] 徐文铎王云琦李雪峰齐春辉李雪萍赵燕东
    ZHAOGuang-jie
    谭炳香温俊宝张灿常德龙李贤军段爱国冯夏莲郑凌凌李吉跃王玉涛张求慧刘金福刘常富匡文慧鲁绍伟程占红吴斌邹大林张路平翟洪波何兴元韩士杰何友均温俊宝李增元LUOWen-sheng张树文洪伟韩烈保吴庆利何承忠宋湛谦李吉跃赵广杰王玉杰白陈祥余新晓何正权朱天辉张建国吴斌张志毅童书振]陈玮]魏晓霞黄文豪梁小红张养贞FurunoTakeshi刘凤芹林秦文何静郭忠玲匡秋明姜伟陈发菊骆有庆骆有庆李俊清陈尔学RENQian庞勇郑兴波崔国发赵桂玲梁宏伟张振明曾会明许志春许志春李颖胡伟华张璧光安新民张军PaulWolfgang雷渊才李凤兰刘君宋国正杨凯曹川健郑杰侯伟赵广亮李福海姚永刚田桂芳董建生李考学张全来张有慧李永波赫万成李长明张世玺 . 真菌对泡桐木材化学成分及其结构的影响. 北京林业大学学报,
    [9] 刘帅徐斌王传贵朱涛 . 毛竹来鞭的纤维形态特征及差异性. 北京林业大学学报, doi: 10.13332/j.cnki.jbfu.2014.03.019
    [10] 蔺焘郭文静方露王正 . 棉秆单根皮部纤维的形态及性能研究. 北京林业大学学报,
    [11] 姜立春刘铭宇刘银帮 . 落叶松和樟子松木材基本密度的变异及早期选择. 北京林业大学学报,
    [12] 刘静涵刘宣劭金昊黄鹏洑香香方升佐田野 . 美洲黑杨与青杨及其杂交子代的叶角度变化与解剖结构. 北京林业大学学报, doi: 10.13332/j.1000-1522.20170317
    [13] 方升佐周传艳朱小龙韦艳葵王旭李国雷李生宇段文霞任强张冬梅李雪华汪杭军1李义良HUALi_zhong王兰珍薛康赵铁珍刘剑锋耿玉清刘鹏举党文杰王立海吴丽娟杨娅阎秀峰余新晓JIANGXi_dian苏晓华杨慧敏黎明李建章李振基韩士杰朱波周宇飞雷加强刘勇崔同林宋永明周国逸周亮尹光彩刘勇何茜方陆明高岚王新杰张冰玉宗文君喻理飞柯水发赖志华虞木奎HEXiu_bin刘锐唐小明孙向阳周国逸沈熙环徐扬徐新文鹿振友王春林程云清王清文李吉跃国庆孙阁周晓梅王伟宏张志毅陈实陈峻崎李晓兰郭蓓3陈培金李丙文宋爱琴齐涛李俊清茹广欣温亚利王旭刘志明周玉平王建林姚永刚唐旭利长山王晓静蒋德明张可栋赵双荣关少华王春林宋湛谦陈放闫俊华杨伟伟郑凌峰 . 成土母岩和条龄对青檀檀皮质量的影响. 北京林业大学学报,
    [14] 王堃王芳蒋建新孙润仓刘圣英马雅琦宋先亮 . 蒸汽爆破维压时间对胡枝子成分、结晶度及酶解糖化的影响. 北京林业大学学报,
    [15] 刘丽陈佳王莉孙月琴胡晓丹乔海莉李莉张玲胡海英李在留石娟曲红程堂仁熊丹刘美芹王丰俊孙青姚娜隋金玲欧阳杰范丙友贺窑青周章义金莹李艳华段旭良雷庆哲郝晨郭锐尹伟伦张志毅周燕骆有庆骆有庆续九如阎伟李云赵亚美陆海陈发菊王建中尹伟伦张香康向阳张德权沈昕路端正郑彩霞张艳霞孙爱东武彦文陈晓阳田呈明冯秀兰冯菁李凤兰赵蕾王华芳沈繁宜王百田骆有庆高述民梁华军郝俊安新民孙爱东王晓东吴晓成梁宏伟蒋湘宁阎晓磊史玲玲马钦彦卢存福武海卫胡德夫李忠秋姜金仲郑永唐骆有庆胡晓丹郭晓萍于京民2高荣孚王晓楠王冬梅张志翔崔彬彬
    严晓素赵兵骈瑞琪刘玉军王华芳尹伟伦邹坤王玉兵王建中温秀凤3吴坚谢磊冯仲科冯晓峰李凯王瑛张庆陶凤杰陈卫平沈应柏李镇宇李凤兰丁霞王民中刘艳张兴杰呼晓姝杨伟光刘玉军孙建华王玉春林善枝付瑞海马建海汪植赵新丽蒋平 . 阜新沙棘杂种无性系果实性状对比研究. 北京林业大学学报,
    [16] 刘丹丹关惠元黄琼涛 . 热处理对表面密实材变形固定及性能影响. 北京林业大学学报, doi: 10.13332/j.1000-1522.20180175
    [17] 张晓燕赵广杰 , . 蒸汽爆破预处理桉木的形态结构与主化学成分变化. 北京林业大学学报,
    [18] 刘海涛张川红郑勇奇贾志清马淼胡建军 . 抗虫转基因欧洲黑杨苗期光合特性研究. 北京林业大学学报,
    [19] 江锡兵宋跃朋马开峰郭斌安新民张志毅史志伟徐兰丽张有慧 . 低温胁迫下美洲黑杨与大青杨杂种无性系若干生理指标变化研究. 北京林业大学学报,
    [20] 董艳鹤王成章叶建中周昊 . 漆蜡的提取工艺及其化学成分. 北京林业大学学报,
  • 加载中
图(2)表(6)
计量
  • 文章访问数:  280
  • HTML全文浏览量:  101
  • PDF下载量:  9
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-09
  • 录用日期:  2019-11-19
  • 网络出版日期:  2020-04-18

美洲黑杨与欧洲黑杨及其杂交子代材性径向变异规律

    通讯作者: 高慧, huigaozh@163.com
    作者简介: 沈浩。主要研究方向:生物质材料高值化利用。Email:472707536@qq.com 地址:230036 安徽省合肥长江西路130号安徽农业大学林学与园林学院
  • 安徽农业大学 林学与园林学院,安徽 合肥 230036

摘要: 目的以母本美洲黑杨50号杨、父本欧洲黑杨N179杨及其3个杂交子代(中林46、108杨、桑巨杨)为研究对象,分析亲本和子代间木材的材性径向变异规律,为杨树材性改良提供一定的理论依据。方法利用国家标准测定其化学、物理及解剖特性。结果木材的材性测定结果表明:亲本及其3个子代的苯醇抽提物质量分数变化范围在1.36% ~ 2.15%;综纤维素为79.23% ~ 83.19%;半纤维素为35.09% ~ 35.94%;α-纤维素为43.34% ~ 47.25%;木质素为20.70% ~ 24.73%,除中林46的木质素质量分数(20.70%)低于亲本,其他子代的化学成分质量分数均介于父本与母本之间。5种杨树基本密度变化范围在0.33 ~ 0.39 g/cm 3,纤维长度为971.06 ~ 1 145.65 μm,纤维宽度为16.19 ~ 19.36 μm,纤维长宽比为57.07 ~ 67.28,壁腔比为0.26 ~ 0.31,腔径比为0.76 ~ 0.80。亲本与杂交子代材性随着树龄的增加呈现出的趋势是:苯醇抽提物含量先增加后降低;综纤维素含量在1 ~ 5年上升较快,后趋于稳定;α-纤维素含量逐渐增加;木质素含量逐渐下降;中林46中母本与子代基本密度逐渐增加,父本与另外两个子代逐渐降低;纤维长度逐渐增加,在7 ~ 8年生时,增加速度明显降低;纤维宽度逐渐增加,8年生后趋于平缓;纤维长宽比逐渐增加,7年生后增加速度变缓;壁腔比先降低后增加,在6 ~ 7年生时达到最低;腔径比先增加后降低,在6 ~ 7年生时达到最高。结论美洲黑杨和欧洲黑杨及杂交子代材性性状差异显著,各材性性状均呈现出不同程度的变异,亲本与子代径向变异规律一致,母本50号杨的苯醇抽提物和木质素含量低、α-纤维素含量高、纤维较长、长宽比和壁腔比大,且这些性状变异系数都较小,利于遗传控制,在5种无性系中为最佳,子代的中林46的木质素和解剖特性都具有超亲现象,选择潜力较大,在今后的育种实践中可加以利用。

English Abstract

  • 我国木材供给严重不足,近年来持续大幅度增长的木材进口量使我国成为世界第一大木材进口国[1-3]。同时我国木材的利用率低,人工林经营管理未成熟[4-5]。为了解决木材原料短缺的问题,林学领域的遗传学专家们将重点聚焦在人工林速生材的选优培育。杨树(Populus spp.)栽植历史悠久,生长速度快,适应性强,轮伐周期短,一般可在5 ~ 12年内进行取材和利用。我国杨树的栽植面积已达700万hm2,居世界首位,杨树现已成为我国三大速生人工林树种之一[6]。但是,杨树易遭受病虫害、易倒伏,严重影响了杨树的利用价值[7-9]。亲本与子代之间除了在生长速度、抗病虫害等表观方面有差异外,它们在木材主要材性方面是否存在差异,这方面的研究鲜见报道[10-12]。刘静涵等[13]研究的美洲黑杨(Populus deltoides)与青杨(Populus cathayana)及其杂交子代的叶角度变化与解剖结构发现子代叶角运动能力不及亲本,但其叶形态和解剖结构综合了亲本的优点,赵荣军[14]等研究的油松(Pinus tabuliformis)半同胞子代及亲本木材基本密度发现大部分子代基本密度高于亲本,部分子代低于亲本。本文选取美洲黑杨50号杨(Populus deltoides CL. ‘55/65’)作为母本、欧洲黑杨N179杨(Populus nigra CL. ‘N179’)作为父本,以及两者杂交的3个子代(中林46(Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’)、108杨(Populus euramericana cv. ‘Guariento’)、桑巨杨(Populus euramericana CL. ‘Sangju’))为研究对象,通过测定它们的主要材性指标:化学成分、解剖特性及基本密度,探讨亲本和子代材性性状及其径向变异规律,分析亲本与杂交子代间材性的变异规律,为选优培育杂交子代材质预测和合理轮伐期的确定提供理论依据。

    • 试样采集于河南省焦作某林场种源试验基地,选取美洲黑杨50号杨为母本、欧洲黑杨N179杨为父本及其3个子代(中林46、108杨、桑巨杨)为研究对象。选取生长状况优良、干形通直、无病虫害的10年生杨树,每种无性系各采集5株,从每株在胸高处(1.3 m)处截取若干圆盘,用于化学成分、主要解剖特性及基本密度测定。树种基本信息见表1

      表 1  树种基本信息

      Table 1.  Basic information of tree species

      类型
      Type
      无性系
      Clone
      遗传背景
      Genetic background
      表观生长
      Performance growth
      母本
      Female parent (F)
      美洲黑杨50号杨
      Populus deltoides CL. ‘55/65’
      美洲黑杨
      Populus deltoides
      早期速生、干型好、无性繁殖能力强
      Early rapid growth, trunk straight, strong asexual reproduction ability
      父本
      Male parent (M)
      欧洲黑杨N179杨
      Populus nigra CL. ‘N179’
      欧洲黑杨
      Populus nigra
      抗寒、干型好、无性繁殖能力强
      Cold resistance, trunk straight, strong asexual reproduction ability
      子代1
      Offspring 1
      中林46
      Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’
      杂交子代
      Hybrid F1
      育苗成活率高、适应性很强、生长速度极快
      High seedling survival rate, strong adaptability, very fast growth rate
      子代2
      Offspring 2
      108杨
      Populus euramericana cv. ‘Guariento’
      杂交子代
      Hybrid F1
      更耐寒、抗旱、抗病虫,生长快
      Cold resistance, drought resistance, disease and insect resistance, fast growth rate
      子代3
      Offspring 3
      桑巨杨
      Populus euramericana CL. ‘Sangju’
      杂交子代
      Hybrid F1
      速生、特别是中、后期速生性显著
      Rapid growth, and the property is obvious especially in the middle and late stage
    • 原木风干处理后划分年轮,将各生长轮取出后切成火柴棒大小,10年生杨木将心材第1 ~ 4年、5年、6年、7年、8年、9 ~ 10年分别混合成一组,原料粉碎后,取40 ~ 60目试样,平衡水分后进行化学成分测定。

    • 原木气干后,截取厚度为100 mm的圆盘,刨光后的圆盘端面画样,在心材、心边材过渡区、边材分别标注,然后将3个不同域制取试样精加工成20 mm × 20 mm × 20 mm标准试样,精确到0.01 mm。

    • 在每株杨木的1.3 m处各切取1个厚约7 cm的圆盘,然后每个圆盘沿南北方向通过髓心截取宽为1.5 cm试条,在每个试条上根据不同的生长轮锯成10 mm × 10 mm × 15 mm(径向 × 弦向× 纵向)的小试块,用于解剖特性的测量研究。

    • 含水率测定参考GB/T 36055—2018[15]、苯醇抽提物质量分数参考GB/T 35816—2018[16]、木质素及综纤维素质量分数参考GB/T 35818—2018[17],α-纤维素质量分数参考GB/T744—1989[18];半纤维素质量分数是由综纤维素与α-纤维素质量分数相减计算所得。

    • 基本密度测定参考GB1933—2009[19]

    • 参照GB/T10336—1989[20],冰乙酸和双氧水按1:1的体积比混合后将试样离析,在显微镜下测定纤维长度。随机取4 ~ 6片横切面切片,置于带有目镜测微尺的高倍显微镜下(放大倍数为400倍),用XS2-HS显微图像分析系统测定纤维宽度,精确到0.01 μm。

    • 图1表2可以看出,苯醇抽提物的质量分数为1.36% ~ 2.15%,其中母本的抽提物质量分数最低(1.36%),父本的抽提物质量分数最高(2.15%),3个子代抽提物的质量分数都介于亲本之间,子代间质量分数相差仅为0.07%,质量分数变化不明显;综纤维素质量分数为79.23% ~ 83.19%,其中母本质量分数最高(83.19%),父本质量分数最低(79.23%);3个子代的综纤维素质量分数都低于母本高于父本,子代间质量分数相差1.42%;α-纤维素质量分数为43.34% ~ 47.25%,其中母本质量分数最高(47.25%),父本质量分数最低(43.34%),3个子代的α-纤维素质量分数都低于母本高于父本,子代间的α-纤维素质量分数相差0.95%;木质素质量分数为20.70% ~ 24.73%,其中父本木质素的质量分数最高(24.73%),母本的质量分数为22.05%,108杨和桑巨杨两个子代的木质素质量分数介于亲本之间,而子代中林46的木质素质量分数(20.70%)低于亲本,具有超亲现象;半纤维素质量分数为35.09 ~ 35.94%,且它们之间的差异较小。亲本与3个子代苯醇抽提物质量分数径向变异趋势一致,都是随着树龄的增加呈现先增加后降低的微小趋势,这与其他学者研究的杨树苯醇抽提物径向变异趋势(从髓心向外逐渐降低)略有差别[21-28];综纤维素径向变化趋势为质量分数随着树龄的增加先升高(1 ~ 5年)后趋于稳定;α-纤维素径向变化趋势为质量分数随着树龄的增加而增加,除母本外,其他4个无性系在8年后增加速率明显降低;木质素径向变化趋势为质量分数随着树龄的增加而逐渐降低,其中母本和子代中林46下降速度较快,其余在8年生时木质素质量分数降低速率变缓,此后趋于稳定。

      图  1  主要化学成分径向变异

      Figure 1.  Radial variations of main chemical composition

      表 2  亲本与子代化学成分的质量分数

      Table 2.  Mass fraction of chemical composition for parents and offsprings %

      类型
      Type
      无性系
      Clone
      苯醇抽提物
      Benzene alcohol extract
      木质素
      Lignin
      综纤维素
      Holocellulose
      α-纤维素
      α-cellulose
      半纤维素
      Hemicellulose
      母本
      Female parent (F)
      50号杨
      Populus deltoides CL. ‘55/65’
      1.36 ± 0.23 22.05 ± 2.16 83.19 ± 1.19 47.25 ± 2.55 35.94 ± 2.70
      父本
      Male parent (M)
      N179杨
      Populus nigra CL. ‘N179’
      2.15 ± 0.25 24.73 ± 1.31 79.23 ± 1.25 43.34 ± 1.28 35.90 ± 1.59
      子代1
      Offspring 1
      中林46
      Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’
      1.59 ± 0.19 20.70 ± 1.92 81.40 ± 1.36 45.81 ± 1.40 35.58 ± 1.72
      子代2
      Offspring 2
      108杨
      Populus euramericana cv. ‘Guariento’
      1.66 ± 0.21 24.01 ± 1.79 79.98 ± 1.99 44.89 ± 1.33 35.09 ± 1.36
      子代3
      Offspring 3
      桑巨杨
      Populus euramericana CL. ‘Sangju’
      1.59 ± 0.19 23.47 ± 1.61 80.59 ± 1.50 45.26 ± 1.86 35.33 ± 1.74
      注:表中化学成分质量分数均以绝干材为基准,数值为组内5株样本的平均值。下同。Notes: the content of chemical composition in the table is benchmarked against absolutely dry wood, and the average value of the 5 strains in the group is used as the test value. The same below.
    • 重复力是指同一基因型的物种在不同时间或不同地点的表型持续稳定程度。无性系重复力(环境方差/环境方差+表型方差 × 无性系不同株数)是衡量性状稳定性的一个指标,比值在0.6 ~ 0.7为较强遗传,0.7 ~ 1属于强度遗传[29]。由表3的方差分析结果可以看出,无性系和生长轮对化学成分的影响显著。从F值及重复力的结果可以得知,苯醇抽提物、木质素、α-纤维素和综纤维素的因素A(无性系)的F值均大于因素B(生长轮),所以无性系对其影响较大,且重复力均在0.6 ~ 0.8,为较强、强度遗传控制。但是,半纤维素的因素B的F值大于因素A,说明生长轮(具体不同阶段树龄对材性性状的影响)对半纤维素质量分数的影响较大,且重复力达0.83,为强度遗传控制(性状受父母本遗传控制较强,受环境因素的影响较弱)。

      表 3  化学成分的方差分析

      Table 3.  Variance analysis of chemical composition

      化学成分
      Chemical composition
      影响因素
      Impact factor
      离差平方和
      Sum of deviation squares
      自由度
      Degree of freedom
      均方
      Mean variance
      F显著性
      Significance
      重复力
      Repeatability
      苯醇抽提物
      Benzene-alcohol extract
      因素A Factor A 30.215 4 7.554 165.562 *** 0.68
      因素B Factor B 3.953 5 0.791 7.539 ***
      木质素
      Lignin
      因素A Factor A 938.879 4 234.720 74.034 *** 0.75
      因素B Factor B 137.481 5 27.496 5.519 ***
      α-纤维素
      α-cellulose
      因素A Factor A 729.536 4 182.384 59.407 *** 0.76
      因素B Factor B 508.600 5 101.720 28.456 ***
      综纤维素
      Holocellulose
      因素A Factor A 829.572 4 207.393 93.972 *** 0.73
      因素B Factor B 415.197 5 83.039 26.402 ***
      半纤维素
      Hemicellulose
      因素A Factor A 47.738 4 11.935 3.376 ** 0.83
      因素B Factor B 527.432 5 105.486 42.841 ***
      注:***表示在α = 0.001水平差异显著;**表示在α = 0.01水平差异显著;因素A. 无性系差异,因素B. 生长轮差异。下同。Notes: *** indicates significant difference at α = 0.001 level; ** indicates significant difference at α = 0.01 level; factor A, clonal difference; factor B, growth ring difference. The same below.
    • 图2表4可以看出,亲本与子代的基本密度为0.33 ~ 0.39 g/cm3,子代的密度值都为0.35 g/cm3,且介于亲本之间,其中母本密度最大(0.39 g/cm3),父本密度最小(0.33 g/cm3)。亲本与子代的基本密度从髓心向外总体径向变化趋势是:母本与子代中林46逐渐增加,这与杨雪梅等[30]研究的马尾松(Pinus massoniana)和胡拉等[31]研究的青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)木材的基本密度从髓心向外逐渐增大变化规律一致;父本与另外两个子代逐渐降低,卢翠香[32]等研究的邓恩桉木(Eucalyptus dunnii)的基本密度第2 ~ 8年逐渐降低变化规律相同。

      图  2  基本密度及主要解剖特性径向变异

      Figure 2.  Radial variations of basic density and main anatomical characteristics

      表 4  基本密度及主要解剖特性

      Table 4.  Basic density and main anatomical characteristics

      类型
      Type
      无性系
      Clone
      基本密度
      Basic density/
      (g·cm− 3)
      纤维长度
      Fiber length/
      μm
      纤维宽度
      Fiber width/
      μm
      长宽比
      Ratio of fiber length to width
      壁腔比
      Wall thickness to lumen ratio
      腔径比
      Ratio of lumen
      diameter to
      wall thickness
      母本
      Female parent (F)
      50号杨
      Populus deltoides CL. ‘55/65’
      0.39 ± 0.03 1 086.16 ± 5.48 16.19 ± 3.14 67.28 0.27 0.79
      父本
      Male parent (M)
      N179杨
      Populus nigra CL. ‘N179’
      0.33 ± 0.25 1 076.53 ± 5.55 18.59 ± 3.69 58.02 0.26 0.80
      子代1
      Offspring 1
      中林46
      Populus euramericana cv. ‘Zhonglin46’
      0.35 ± 0.28 1 103.85 ± 5.11 19.36 ± 3.88 57.07 0.31 0.76
      子代2
      Offspring 2
      108杨
      Populus euramericana cv. ‘Guariento’
      0.35 ± 0.32 1 145.65 ± 5.04 18.79 ± 3.23 61.13 0.27 0.79
      子代3
      Offspring 3
      桑巨杨
      Populus euramericana CL. ‘Sangju’
      0.35 ± 0.27 971.06 ± 2.42 16.95 ± 4.39 57.44 0.27 0.79
    • 图2表4可以看出,亲本与子代的纤维长度为971.06 ~ 1 145.65 μm,子代中林46、108杨纤维长度超过了1 100 μm,高于亲本,而桑巨杨纤维长度为971.06 μm低于亲本。其中纤维长度最长的是108杨(1 145.65 μm),最短为桑巨杨(971.06 μm),亲本与子代的长度都超过了970 μm,3个子代纤维长度都具有超亲现象;纤维宽度为16.19 ~ 19.36 μm,子代的中林46、108杨纤维宽度高于18.8 μm,大于亲本,桑巨杨介于亲本之间。纤维宽度最宽的是子代的中林46(19.36 μm),纤维宽度最窄的是母本(16.19 μm)。纤维长度总体径向变化趋势是:随着树龄的增加,纤维长度逐渐增加,在7 ~ 8年生时,增加速度明显降低。

      纤维宽度总体径向变化趋势是:随着树龄的增加,纤维宽度逐渐增加,8年生后趋于平缓。这与肖兴翠[33]等研究的红椿(Toona ciliate)纤维长度、宽度均呈上下不规则波动且略有增大的变化规律一致。7 ~ 8年时纤维长、宽增加变缓的原因,是由于在髓心附近树木处于幼龄期,形成层原始细胞尚未成熟,细胞长度较短,形成层原始分裂较快,细胞长度逐渐增长,导致纤维长度迅速增长,年生长量也较大到达到成熟期后,形成层原始细胞分裂及长度变化相对稳定,此后由于形成层原始细胞分裂减慢,树木生长速度明显降低,纤维长度又开始下降或保持平稳[34]

    • 图2表4可以看出,亲本与子代的纤维长宽比为57.07 ~ 67.28,子代中林46、桑巨杨纤维长宽比低于亲本,108杨介于亲本之间。纤维长宽比最大的是母本(67.28),长宽比最小的是子代中林46(57.07)。壁腔比为0.26 ~ 0.31,子代108杨、桑巨杨壁腔比与母本相同为0.27。子代中林46壁腔比最大(0.31),父本最小(0.26);腔径比在0.76 ~ 0.80,子代108杨、桑巨杨腔径比与母本相同,为0.79。父本腔径比最大(0.80),子代中林46值最小(0.76),子代中林46纤维长宽比、壁腔比和腔径比都具有超亲现象。长宽比径向变化趋势是:随着树龄的增加,纤维长宽比逐渐增加,生长至第7年后,增加速度变缓;壁腔比径向变化趋势是:随着树龄的增加,先减小后增加,在6 ~ 7年生时达到最低;腔径比径向变化趋势是:随着树龄的增加,先增加后降低,在6 ~ 7年生时达到最高。纤维长宽比、壁腔比和腔径比与细胞的分化和生长有关,因为在纤维细胞分化、生长的过程中,细胞腔增大,细胞壁也在加厚,且细胞腔增大和细胞壁增厚也是非常有限的,因为形成层原始细胞在分化过程中细胞生长主要是假横向生长,从幼龄期向成熟期过渡的过程中,纤维长度增长较快,而纤维宽度(包括细胞腔和细胞壁厚度)增加较慢且少。

    • 表5的方差分析结果可以看出,不同无性系间的差异和生长轮对木材材性的影响都达到了显著水平。从F值可以得知:密度、纤维宽度、壁腔比、腔径比的因素A(无性系)均大于因素B(生长轮),说明无性系对其影响较大,纤维长度、长宽比的因素B大于因素A,说明生长轮对其影响较大。

      表 5  基本密度及解剖特性方差分析

      Table 5.  Variance analysis of basic density and anatomical characteristics

      指标
      Index
      影响因素
      Impact factor
      离差平方和
      Sum of deviation squares
      自由度
      Degree of freedom
      均方
      Mean square
      F显著性
      Significance
      基本密度
      Basic density
      因素A Factor A 0.58 4 0.15 159.77 ***
      因素B Factor B 0.01 2 0.00 1.94 **
      纤维长度
      Fiber length
      因素A Factor A 39 309 547.52 4 9 827 386.88 139.57 ***
      因素B Factor B 52 4223 200.10 9 58 247 022.23 1 853.81 ***
      纤维宽度
      Fiber width
      因素A Factor A 14 813.39 4 37 345.45 271.98 ***
      因素B Factor B 10 763.63 8 1 345.45 96.05 ***
      长宽比
      Ratio of fiber length to width
      因素A Factor A 449.16 4 122.29 2.36 ***
      因素B Factor B 1 739.93 8 217.49 12.71 ***
      壁腔比
      Wall thickness to lumen ratio
      因素A Factor A 4.08 4 1.02 101.84 ***
      因素B Factor B 6.22 8 0.78 79.16 ***
      腔径比
      Ratio of lumen diameter to wall thickness
      因素A Factor A 1.38 4 0.35 109.59 ***
      因素B Factor B 2.05 8 0.26 82.81 ***
    • 表5可以看出,整体的材性性状变异系数比较低,在各自的95%置信区间内,变异系数低于12%的材性性状有综纤维素、α-纤维素、半纤维素、木质素、腔径比、基本密度、长宽比。显然这些性状上表现比较稳定,利于遗传控制。

      表 6  材性性状整体变异分析

      Table 6.  Analysis on the overall variation of wood properties

      指标
      Index
      平均值
      Mean
      标准差
      Standard deviation
      变异系数
      Coefficient of variation/%
      95%置信区间
      Confidence interval at 95%
      下限
      Lower limit
      上限
      Upper limit
      苯醇抽提物 Benzene-alcohol extract1.670.3420.361.641.70
      综纤维素 Holocellulose80.882.012.4980.6981.075
      α-纤维素 α-cellulose45.312.164.7745.1145.51
      半纤维素 Hemicellulose35.571.905.3435.3935.74
      木质素 Lignin22.992.299.9622.7823.205
      基本密度 Basic density0.350.0411.40.350.35
      纤维长度 Fiber length1 077.20271.1825.171 072.441 081.96
      纤维宽度 Fiber width17.783.8821.8217.0217.85
      长宽比 Ratio of fiber length to width61.627.3211.7354.4263.82
      壁腔比 Wall thickness to lumen ratio0.280.1035.710.270.28
      腔径比 Ratio of lumen diameter to wall thickness0.790.067.60.780.79
      注:变异系数 = 标准差/均值。Note: variation coefficient = standard deviation / mean value.
    • 本文选取美洲黑杨50号杨作为母本、欧洲黑杨N179杨作为父本,以及两者杂交的3个子代(中林46、108杨、桑巨杨)为研究对象,对其化学成分、基本密度及主要解剖特性进行测定,综合本文研究结果,除子代中林46的木质素含量及解剖特性表现为超亲现象外,其他化学成分及基本密度性状的值都处于父母本之间,无性系和生长轮对各材性性状均差异显著,只是各性状与父母本间的差异表现有所不同。径向变异规律可以看出,亲本与子代的径向变异规律一致,生长至第8年时的苯醇抽提物、腔径比降低速率变缓;α-纤维素、纤维长度、纤维宽度、纤维长宽比、壁腔比增加速率变缓;基本密度母本与子代中林46逐渐增加,父本与另外两个子代逐渐降低,轮伐期可选择在8年。

      研究结果初步认为母本50号杨的苯醇抽提物和木质素含量低,α-纤维素含量高,纤维较长、长宽比和壁腔比大且这些性状变异系数都较小,利于遗传控制,为5个无性系中为最佳。在3个子代中,108杨的解剖特性为最优;中林46的化学成分最优,子代中林46的木质素和解剖特性指标都具有超亲优势,选择潜力较大,在今后的育种实践中可加以利用。

参考文献 (34)

目录

    /

    返回文章
    返回