优良木本油料植物星油藤由中科院西双版纳热带植物园引种已经获得成功。通过山地栽培中主导因素(海拔)和温度的人工控制实验,本项目研究星油藤植株的生长、形态、碳摄取(光合碳同化)、损失(呼吸)、投资(非结构性碳水化合物含量及其分配)和种子代谢物(脂肪酸和蛋白质)等生理特征的时空动态变化。从星油藤的碳平衡、生长与环境因子的关系等方面阐述影响在不同海拔梯度下生产力的生理生态学机理;从星油藤的生长、种子代谢物与环境因子的关系分析影响其产量和品质的机理;并运用14C 同位素标记技术探究不同海拔梯度下当前光合产物对种子产量的贡献程度。研究结果将揭示星油藤种子产量和品质形成的时间动态和空间变异,以及其产量形成的限制因素;揭示星油藤的物质生产与分配、种子脂肪酸和蛋白质的动态协调原理;阐明影响星油藤在山地高产栽培中的限制因素、主控过程和区域潜力,为星油藤山地种植推广和产业化提供理论依据和相关技术支撑。
Plukenetia volubilis;altitude;yield components;carbon source;agricultural practice
木质藤本作物星油藤被认为是世界上最好的食用植物油之一,星油藤的产业化研究和开发已经被列入中国科学院支撑服务国家战略性新兴产业科技行动。本项目完成了星油藤对海拔梯度和人工栽培措施的生理生态学研究,正在逐步形成星油藤高产稳产栽培综合配套技术方案。主要进展有(1)星油藤的遗传多样性可能很丰富, 对环境具梯度有较强的适应性。除了资源限制外, 传粉限制是植物种子形成的重要原因;人工杂交授粉可以大大提高其结实率。(2)建立了不同海拔梯度(560-1490 m)的试验地4个其中,星油藤高产栽培示范地50亩。较高海拔植株则存在不同程度的碳源供应不足。海拔梯度上,冬季收获的种子质量较好。高海拔地区, 合理密植是有效提高产量的途径之一。(3)种子成熟高峰时期的含油率可能与其植株具有较高的源-汇比有关。种植密度而不是施肥量显著影响种子含油率。所有处理和采收时期内, 种子大小和含油率具有一定的稳定性;星油藤的高产量需要高的施肥量。无论那个施肥水平,种植密度为4,444 plants ha-1下的产量最高。钾肥对种子产量和含油产量的影响要高于氮肥和磷肥。而这3种肥料的对种子大小和含油率的影响没有明显的差异。(4)Y(CEF)/Y(II) 的激活在保护低温引起的PSI和PSII光抑制中起到重要作用。星油藤不适合低海拔、高纬度地区种植,而蓖麻和小桐子(特别是蓖麻)较为适合。(5)丛生菌根接种增强星油藤植株的生长和提高抗旱性; 两种菌根(Glomus versiforme, Paraglomus occultum)表现出协同效应。(6)与对照相比,5种植物生长调节剂(赤霉素GA,生长素IAA, 细胞分裂素KIN,水杨酸SA,脱落酸ABA)提高星油藤果实产量的比例范围为4.3%(赤霉 素GA)到15.2%(脱落酸ABA)。对果实产量、含油率和单粒种子大小的影响大小分别为ABA>SA>KIN,GA>KIN>IAA,KIN>IAA>ABA。(7)利用现有微生物生防制剂防治星油藤根结线虫施药1个月以后景洪试验小区根结线虫平均防效为29.75%,施药2个月后根结线虫的平均防效为28.36%。通过宏基因组测序分析了星油藤发病土壤的微生物群落多样性和变化。(8)完成了《星油藤种植技术手册》。星油藤已在中国、老挝、泰国等地推广种植3万余亩。本项目的研究结果对星油藤的产业化提供了技术支撑。