生物量分配动态研究对了解作物产量形成机制具有重要意义.‘凤丹’是以杨山牡丹(Paeonia ostiiT.Hong et J.X.Zhang)为原种形成的新型木本油料作物,其产量形成机制尚不明确.本文采取破坏性取样策略,研究不同株龄‘凤丹’生物量分配的季节动态以及遮荫对产量的影响.结果显示,‘凤丹’生物量在果熟期达到最大值,总生物量随株龄增大而增加,但其增长速率趋势则相反.‘凤丹’根和茎的生物量分配在休眠期最大,而叶生物量分配最大值出现在果熟期;繁殖分配仅为3.24％～6.85％,但随株龄增大而增加(4年生果实生物量为(7.74±0.31)g/株,8年生果实生物量为(26.81±0.44)g/株).‘凤丹’单株年同化总量为161.21～232.34 9,种子收获指数为2.71％～6.87％,收获指数与株龄呈正相关(R2=0.8178).‘凤丹’营养生长和总生物量在遮荫条件下有所降低,但繁殖生物量和收获指数在30％遮阳处理中显著增加(种子增产3.66 g/株,产量提高389.36％).本研究表明‘凤丹’年周期内的源与库结构呈动态变化,株龄对‘凤丹’的生物量分配及产量有明显效应,适度遮荫可提高‘凤丹’的产量.

通过改良解磷菌固体分离培养基的分离培养,从‘凤丹’牡丹(Paeonia ostii'Fengdan')根际土壤中分离到3株具有解磷活性的菌株,编号分别为YF19、YF20和YF21.通过74 h的连续发酵培养考察了三株菌的解磷活性,其中YF20菌株的解磷活性最强,发酵48 h时,发酵上清液中有效磷含量达到最大值1.35 mg/L.综合形态特征观察、生化测定和16S rDNA分析结果,确定菌株YF20隶属于鞘鞍醇杆菌属,暂命名为Novosphingobium sp.YF20.生长特性研究表明,菌株YF20对6种碳源的同化能力由强到弱的顺序是:柠檬酸钠＞蔗糖＞淀粉＞乙酸钠＞葡萄糖＞乳糖;对6种氮源的同化能力由强到弱的顺序是:蛋白胨＞酵母膏＞硝酸钠＞氯化铵＞硝酸钾＞硫酸铵;最适生长温度为32～36℃,最适pH值范围是6.0～6.5.菌株YF20可作为油用牡丹专用菌肥开发的出发菌株.

以牡丹品种‘玉面桃花’、‘清香白’和‘凤丹’切花为试验材料,测定室温对照(15～18℃保湿贮藏3d,RTS)、低温锻炼[(4±1)℃保湿贮藏3d,CAS]、冰温贮藏[(4±1)℃保湿贮藏3d,然后转入(-4±1)℃保湿贮藏3d,ITS]3种处理的牡丹切花花枝不同器官(花瓣、花药、子房、萼片、叶柄、叶片、茎杆)的过冷点(SCP)和冰点温度(FP),以及花瓣和叶片束缚水与渗透调节物质含量变化,明确低温锻炼对其切花抗冷能力的影响,为牡丹切花储运及销售过程中冰温贮藏温度控制提供参考依据.结果表明:经4℃低温锻炼3d的牡丹切花与室温对照相比,低温锻炼处理使3个牡丹切花不同组织的SCP和FP显著降低,但花瓣和叶片的束缚水、可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量均得到提高;冷锻炼后转入冰温贮藏处理进一步提高了牡丹切花花瓣和叶片的束缚水和可溶性蛋白质含量.研究发现,4℃低温锻炼显著提高了牡丹切花的抗冷性,使花枝能够更好地适应30～150 d长期贮藏的-3～-4 ℃冰温环境.

以‘凤丹’牡丹的组培苗为材料,在含有0-5.0 mg/L硝酸银的基础培养基中进行培养后,通过测量总酚含量、单体酚种类及其含量的变化和相关基因的表达情况,确定不同浓度的硝酸银对抑制愈伤组织褐化的作用.结果表明,培养基中加入硝酸银能够抑制相关基因的表达,明显降低愈伤组织中多酚类物质的含量进而减轻植物组织褐变程度,其中2.0 mg/L的综合效果最好;硝酸银对组培苗褐变过程中产生影响的单体酚有绿原酸、芦丁、香豆酸、对香豆酸、表儿茶素、二氢槲皮素;硝酸银处理后的的愈伤组织中,转录因子MYB2、WD40-1、WD40-2与结构基因苯丙氨酸解氨酶(PAL)、黄烷酮醇还原酶(DFR)、查耳酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、3-二氢黄酮羟化酶(F3H)、黄酮醇3'-羟化酶(F3'H)的表达量与褐变等级和总酚含量之间存在显著的相关性(P＜0.05).

为探究油用牡丹主要栽培种‘凤丹’的高效栽培模式,提高土地和光能利用效率,以‘凤丹’单作为对照,比较了‘凤丹’与木瓜、香椿、核桃等经济林木间作模式下的小气候,分析了4种模式下‘凤丹’的光合特性、净光合速率(Pn)与主要生理生态因子的关系以及叶绿素含量和荧光参数的差异.结果表明:6月,4种模式下的小气候具有显著差异;单作和与木瓜间作模式下的‘凤丹’Pn日变化曲线呈明显的双峰型,而与香椿和核桃间作的模式呈单峰型;与核桃间作模式下的Pm的日均值最高,而与木瓜间作模式下的最小;与木瓜间作模式下气孔导度(Cs)的日均值最低;与香椿间作模式下的Gs和蒸腾速率(Tr)日均值均最高,而该模式下的水分利用效率(WUE)最低.相关性分析及多元逐步回归分析表明,不同间作模式中影响‘凤丹’Pn的因子各不相同.同时,间作模式也不同程度地提高了‘凤丹’叶片叶绿素的含量、Fm、Fv/Fm、ΦPSⅡ、ETR、NPQ等.间作模式,尤其是与香椿和核桃间作模式,在保证油用牡丹正常的光合生产的同时,提高了土地和空间的利用效率,增加了单位土地上的生物产量,具有一定的推广价值.

采用不同温度(15,20,25℃)、赤霉素(GA3)不同浓度(0,100,200,300,400,500 mg·L-1)和不同处理时间(24,34,44h)处理‘凤丹’种子,获得‘凤丹’种子生根的最佳条件.结果表明:温度对‘凤丹’种子生根的影响最大,15℃的温度条件下,200 mg·L-1赤霉素处理24 h,是‘凤丹’种子生根的最佳条件.

为明确外源油菜素内酯(BR)对油用牡丹‘凤丹’(Paeonia ostii ‘Fengdan’)生理特性的影响,从而为油用牡丹丰产栽培提供理论依据,本研究以‘凤丹’为试验材料,在果实膨大期采用整株喷施法,以不同浓度(0、0.025、0.05、0.1和0.2 mg·L-1) BR溶液处理‘凤丹’植株,测定不同时期‘凤丹’叶片的生理指标.结果表明,随着生育进程的推进,‘凤丹’叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和叶绿素含量均呈下降趋势,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性以及可溶性蛋白(SP)、可溶性糖(SS)、脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量呈升高趋势.与对照相比,外源BR处理显著提高了‘凤丹’叶片的Pn、Gs和Tr,显著增加了叶绿素和渗透调节物质含量以及抗氧化酶活性,并降低了膜脂过氧化产物含量.在本试验条件下,喷施0.05 mg·L-1BR处理显著提高了叶片的抗氧化能力,最有利于提高‘凤丹’光合能力.

以‘凤丹’的种籽为原材料,采用索氏提取法对牡丹籽油的提取技术及工艺优化条件进行研究.结果 表明,牡丹籽油提取的最佳工艺为:提取时间为8h,料液比(g∶mL)为1∶20,提取温度为75℃,物料目数为60目,出油率为32.92％.通过气相色谱-质谱联用技术对提取的牡丹籽油脂肪酸成分及含量进行定性分析,发现籽油中油酸含量为24.16％,亚油酸为27.96％,亚麻酸为40.92％.研究结果为油用牡丹的产业发展提供了技术支持.

连作障碍严重危害牡丹的生长发育,根际微生物环境可直接反映由连作障碍带来的变化,探究连作状态下不同种植年限‘凤丹’牡丹根际微生物环境的演替规律及菌体群落多样性的变化,对‘凤丹’牡丹产业可持续发展具有重要意义.本研究选用Illumina高通量测序技术,对洛阳地区2年、4年、5年、10年、32年生‘凤丹’牡丹根际真菌群落进行测序分析,研究真菌18S rDNA V5可变区的丰富度和多样性指数.测序后从5组不同种植年限根际土中共得到1 069 322条Clean reads,序列过滤拼接后可得534 659条Tags;5组土壤样品共含有3 419个OTUs,涵盖了5门、17纲、18目、175科、299属、376种菌群;科水平上‘凤丹’牡丹根际优势菌群为Incertae sedis (24.90％)、Sordariomycetes (15.25％)、Sordariaceae (12.11％)、Filobasidiales (7.48％)以及Rhizophlyctidaceae (6.21％);属水平上‘凤丹’牡丹根际优势菌群为Tetracladium (20.81％)、Incertae sedis(13.98％)、Sordaria (12.12％)和Filobasidiaceae(7.48％);Alpha多样性分析和Beta多样性分析均表明,不同种植年限‘凤丹’牡丹根际土菌群群落多样性为10年生＞5年生＞32年生＞4年生＞2年生.本研究发现连作状态下不同种植年限对‘凤丹’牡丹根际真菌群落多样性有显著影响,菌群群落多样性呈先升高后降低的趋势;不同种植年限中均具有特异性强的优势菌群;Gracilipodida、Acanthocystidae和Freshwater Opisthokonta三类真菌群落随种植年限的增加而出现,这些特异性菌群证明连作障碍对根际土壤真菌群落的影响.以上结果将为解析‘凤丹’牡丹连作障碍机制提供理论基础.