杉木(Cunninghamia laceolata)是我国南方特有的速生用材林树种,其地力退化、生产力锐减一直是制约林业生产的重大疑难问题。随着大气环境日益恶化,土壤酸化已成为人工杉木林地力衰退、更新困难的重要原因。土壤酸化的一个严重后果是土壤中铝离子含量增大,对植物产生毒害作用。另外,杉木自毒作用所分泌的酚酸类物质将进一步加剧土壤酸化,一方面可能会加深铝毒对杉木的影响,另一方面,一定浓度的酚酸也可能与铝螯合,降低Al的活度从而降低对植物的毒害。鉴于此,本项目拟在原有研究工作的基础上,利用已分离出的酚酸类物质(邻羟基苯甲酸)与活性铝相结合,同时考虑不同营养条件,采用3因素5水平的二次旋转回归正交方法,人工模拟对杉木无性系进行逆境胁迫,测定其相对电导率,丙二醛含量,超氧化物歧化酶活性和叶绿素荧光动力学参数等若干生理生化指标并建立数学模型,以期为培育杉木耐铝及酚酸类物质植物品种提供理论依据和实验基础。主要研究结果概括如下:在杉木不同无性系的不同胁迫时期,各个生理生化过程的回归模型复相关系数F2的显著性检验均达到显著水平,说明试验所建立的回归方程与实际情况拟合较好,能够反映不同胁迫时期中各生理生化指标与各试验因素(自变量)之间的综合关系。在本试验条件下,可以用所建立的回归模型预测或模拟各生理生化指标的变化。1、复合胁迫对杉木不同无性系叶片相对电导率的影响在胁迫不同时期,影响杉木不同无性系相对电导率的主要因素各不相同。对于无性系FS01,在胁迫三个时期,都存在营养条件的非线性作用(X32)对相对电导率有显著影响。另外还有活性铝和邻羟基苯甲酸的线性作用以及三个因子间的交互作用在不同胁迫时期分别对相对电导率产生不同影响。其中,活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)以及邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)在胁迫前期对相对电导率发挥了显著影响,且该影响表现为物质浓度高时相互增效,浓度低时相互拮抗;胁迫中期,活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)以高浓度时相互拮抗,低浓度相互增效的方式对相对电导率产生显著影响;胁迫后期,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)对相对电导率发挥了显著作用,该作用在物质浓度高时表现为相互增效,浓度低时相互拮抗;对于无性系FS11,在不同胁迫时期对相对电导率有显著影响的因素主要是三个因子的线性作用以及因子间的交互作用。其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫前期对相对电导率表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗,而在胁迫后期则刚好相反。活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫中期显著影响FS11的相对电导率,且该影响表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗。2、复合胁迫对杉木不同无性系叶片丙二醛(MDA)含量的影响在胁迫不同时期,影响杉木不同无性系MDA含量的主要因素各不相同。对于无性系FS01,胁迫的三个时期中铝浓度与酚酸浓度的交互作用(X1X2)对MDA含量都有显著影响,但胁迫前期为正相关,胁迫中期和后期是负相关。三个因子的线性作用和非线性作用也在不同胁迫时期对MDA含量产生不同的显著影响。其中,在胁迫前期,存在活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)以及邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)对FS01的MDA含量有显著影响,且该影响都在物质浓度高时相互增效,物质浓度低时相互拮抗;在胁迫中期和后期,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)都以高浓度时相互拮抗,低浓度相互增效的方式对MDA含量产生显著影响。对于无性系FS11,在胁迫前期,只有活性铝与邻羟基苯甲酸的线性作用(X1,X2)对MDA含量有显著影响,随着胁迫时间的延长,显著影响MDA含量的因素逐渐出现了三个因子的非线性作用,到了胁迫后期,还有邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)也对MDA含量发挥显著影响,该影响在邻羟基苯甲酸浓度和营养条件水平较高时相互拮抗,较低时相互增效。3、复合胁迫对杉木不同无性系叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响影响杉木不同无性系SOD活性的主要因素在不同胁迫时期各不相同。对于无性系FS01,在胁迫前期和后期,都存在活性铝浓度和邻羟基苯甲酸浓度的线性作用(X1,X2)以及活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)对SOD活性有显著影响,在胁迫中期,对SOD活性有显著影响的则是三个因子的非线性作用(X12,X22,X32)。活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫前期表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗,在胁迫后期时则正好相反;对于无性系FS11,在胁迫前期和中期,对SOD活性有显著影响的因素都是活性铝和邻羟基苯甲酸的非线性作用(X12,X22)。在胁迫后期,除了活性铝的非线性作用(X12)外,还有活性铝和邻羟基苯甲酸的线性作用(X1,X2)以及两者间的交互作用(X1X2)对SOD活性有显著影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在物质浓度高时表现为相互拮抗,浓度低时表现为相互增效。4、复合胁迫对杉木不同无性系叶片初始荧光值Fo的影响影响杉木不同无性系初始荧光值Fo的主要因素在不同胁迫时期不尽相同。对于无性系FS01,在胁迫的不同时期,活性铝的线性作用(X1)对Fo都有显著影响,除此之外,活性铝的非线性作用(X12)、邻羟基苯甲酸和营养条件的线性作用(X2,X3)以及因子间的交互作用也在不同胁迫时期对初始荧光值Fo发挥了不同的影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)以及邻羟基苯甲酸与营养条件的交互作用(X2X3)分别在胁迫中期和后期对Fo的变化产生显著影响,且该影响都表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗;对于无性系FS11,在胁迫三个时期,对Fo有显著影响的因素都较少,分别包括活性铝的线性作用和非线性作用(X1,X12)、邻羟基苯甲酸的线性作用(X2)以及活性铝与营养条件的交互作用(X1X3),其中,活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫前期以高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗的形式对Fo产生显著影响。5、复合胁迫对杉木不同无性系叶片PSⅡ最大光化学效率FV/Fm的影响在胁迫不同时期,对杉木不同无性系PSⅡ最大光化学效率FV/Fm有显著影响的因素各不相同,但都包括活性铝的线性作用(X1)。对于FS01,活性铝的非线性作用(X12)、邻羟基苯甲酸的线性作用(X2)以及因子间的交互作用也在胁迫不同时期对FV/Fm产生了不同的影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫中期对FV/Fm有显著影响,该影响在活性铝与邻羟基苯甲酸浓度高时相互拮抗,浓度低时相互增效。活性铝与营养条件的交互作用(X1X3)在胁迫后期时显著影响FV/Fm,但该影响则表现为高浓度时相互增效,低浓度时相互拮抗;对于无性系FS11,在胁迫三个时期,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)都对FV/Fm有显著影响,并且在胁迫三个时期都表现为高浓度时相互拮抗,低浓度相互增效。胁迫前期,还有活性铝的非线性作用(X12)也显著影响FV/Fm的变化,胁迫中期,三个因子的非线性作用都对FV/Fm有显著影响。6、复合胁迫对杉木不同无性系叶片实际光化学效率φPSⅡ的影响在胁迫不同时期,影响杉木不同无性系实际光化学效率φPSⅡ的主要因素各不相同。对于无性系FS01,在胁迫三个时期,活性铝和邻羟基苯甲酸的线性作用(X1、X2)对φPSⅡ都表现出显著的负相关,另外活性铝和营养条件的非线性作用(X12,X32)以及活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)也在不同胁迫时期对FS01的实际光化学效率φPSⅡ发挥了不同影响,其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫后期以高浓度时相互拮抗,低浓度时相互增效的形式对φPSⅡ产生显著影响。对于无性系FS11,在胁迫三个时期对φPSⅡ都有显著影响的因素包括活性铝的线性和非线性作用(X1,X12),另外,在不同胁迫时期,还有邻羟基苯甲酸和营养条件的线性作用(X2、X3)、邻羟基苯甲酸的非线性作用(X22)以及活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)分别对实际光化学效率φPSⅡ发挥了不同影响。其中,活性铝与邻羟基苯甲酸的交互作用(X1X2)在胁迫中期和后期都对φPS有显著影响,且该影响都表现为高浓度时相互拮抗,低浓度时相互增效。