湿地松非结构性碳水化合物分配对松脂产量的调控机制研究

Resin capacity is the secondary terpene mixture of natural defense against environment damage. The non-structural carbohydrate (NSC) content is related with the resin capacitybecause of its terpene substrate. The purpose of this study was to disclose the pattern of NSC (starch, sucrose, glucose, fructose) and allocation between source and sink, discover regulation pattern with jasmonic acid concentration and duration, reveal correlation between terpene synthase activity and resin capacity. Meanwhile, under the genetic variation with the Pinus elliottii, seasonal change and environmental condition, the mechanism of NSC allocation pattern by influenced with resin tapping was considered. On this basis, the response of NSC with the different resin tapping and resin capacity will be illuminated. Furthermore, the research will provide insight of the stand growth recession and decline of resin capacity because of the excessive resin tapping, and therefore improve the resin tapping and promote resin plantation management.

随着松脂利用领域的不断扩展，过度采脂导致树木生长衰退和松脂产量下降的现象也日益普遍，给脂用林生产带来巨大损失，开展可持续采脂机理研究，对维持脂用林稳产高产经营意义重大。本研究以脂用湿地松人工林为研究对象，首先，探讨不同采脂强度下淀粉、蔗糖、葡萄糖、果糖等非结构性碳水化合物组分含量变化规律；其次，明确采脂后关键生理激素-茉莉酸-对非结构性碳水化合物在不同器官间分配的调节机理；再次，剖析采脂树干内萜类合成酶活性对非结构性碳水化合物合成松脂效率的影响机制；最后，明晰产脂量遗传差异和生境条件变化下，非结构性碳水化合物组分含量和分配模式变化对松脂产量的影响规律。在此研究基础上，阐明非结构性碳水化合物对采脂强度的响应及其对松脂产量的调控机制。通过本项目实施，可从机理上解析过度采脂导致湿地松生长衰退和松脂产量下降的深层次原因，为湿地松脂用林采脂强度的确定提供科学依据，并将推动我国脂用林培育持续健康发展。

随着松脂利用领域的不断扩展，过度采脂导致树木生长衰退和松脂产量下降的现象也日益普遍，给脂用林生产带来巨大损失，开展可持续采脂机理研究，对维持脂用林稳产高产经营意义重大。本研究以脂用湿地松人工林为研究对象，主要取得了以下重要研究进展。首先，完成了不同采脂强度下，湿地松NSC组分含量分配对松脂产量的影响。本研究表明：果糖浓度越大，湿地松产脂量越高；淀粉浓度越大，持续采脂时间越长。 其次，明确了湿地松损伤后茉莉酸应激反应对NSC分配模式的调节机理：外界损伤强度越大，茉莉酸浓度增加的时间越短、强度越大，并会促进相邻器官内NSC向受害部位输送，而相邻器官也会提高具有防御性的次生物质浓度，以增强自身防御能力。再次，探明了萜类合成酶活性对产脂量的影响：在湿地松遭到人为损伤后，由于茉莉酸的应激效应，改变了NSC分配模式，用于合成萜烯类防御物质的NSC增加，同时，茉莉酸会激发萜类合成酶活性，防御性萜类物质生成量增加。最后，阐明了湿地松内在遗传差异和环境影响下，NSC分配模式对产脂量的影响机理：高产脂湿地松树冠和树干内可溶性糖浓度高，在松脂采割时，树冠内可溶性糖沿着枝条和树干内输导组织运送到采脂部位，以供松脂合成需要。通过本项目实施，可从机理上解析过度采脂导致湿地松生长衰退和松脂产量下降的深层次原因，为湿地松脂用林采脂强度的确定提供科学依据，并将推动我国脂用林培育持续健康发展。