一、成果简介
近日，红松产业国家创新联盟理事长单位东北林业大学沈海龙团队联合黑龙江省林业科学研究院殷东生团队在国际期刊Frontiers in Plant Science（影响因子6.627，JCR Q1，中科院Top期刊）发表题为“Large investment of stored nitrogen and phosphorus in female cones is consistent with infrequent reproduction events of Pinus koraiensis, a high value woody oil crop in Northeast Asia（东北亚珍贵木本油料树种红松球果储藏氮磷的大投入与其稀见生殖事件相关联）”的研究论文。东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室吴海波博士和黑龙江省林业科学研究院张建瑛副研究员为论文共同第一作者，黑龙江省林业科学研究院殷东生副研究员、国家林草局红松工程技术研究中心主任张鹏教授和红松产业国家创新联盟理事长沈海龙教授为共同通讯作者。该论文获得‘十四五’国家重点研发计划项目、黑龙江省重点研发计划项目、黑龙江省头雁团队项目和国家留学基金委公派留学等项目的资助。
原文链接：
https://doi.org/10.3389/fpls.2022.1084043
二、全文速览
红松（Pinus koraiensis）是温带地带性顶极群落阔叶红松林的建群种，在全球生态环境建设、碳平衡维持，东北森林带生物多样性保护等方面具有重要作用。红松一直以来都是东北亚区域最重要的的珍贵乡土用材树种；红松种子粒大，营养丰富、保健食用油含量高达60%~70%，也是优质木本食用油料树种，在东北温带森林可持续经营方面具有重要地位。探索其繁殖对养分吸收、分配和储存的影响有助于了解和改变其结实大小年现象的繁殖模式和对高产量品种选择和育种。因此，研究团队系统地比较了结实红松母树生殖枝（着生球果）和营养枝（没有球果）的针叶、枝和球果的生长及其氮和磷浓度的季节变化，重点分析了在球果不同的发育时期生殖枝和营养枝当年生和一年枝的针叶、韧皮部和木质部氮磷分配格局，同时分析了生殖枝和营养枝以及球果的生物量分配，着重分析了氮磷含量在针叶、枝条和球果中的分配格局及球果生产与枝条养分状况的相关性，并对此进行了讨论和展望。最后，提出红松作为一种具有高营养价值的木本油料树种，影响其坚果产量及养分分配调控机制值得广泛关注，研究结果可为红松营养生长和生殖生长协同调控提供精准的理论支撑。
图1 红松球果的不同发育阶段形态特征
研究结果表明生殖枝的当年生和一年生枝针叶、韧皮部和木质部中的氮浓度和磷浓度均低于营养枝。在生殖枝和营养枝的各组织中，氮和磷浓度均在针叶中最高，在韧皮部中次之，在木质部中最低。
图2 红松一年生枝条的针叶、韧皮部和木质部的氮和磷浓度的动态变化
红松生殖枝和营养枝的当年生和一年生枝中的氮磷浓度变化趋势相似。除了当年生和一年生枝针叶的磷浓度以外，生殖枝和营养枝的氮磷浓度均在春季（5-6月）最高，在夏季（7-8月）随着器官的成熟而降低，而在秋季生长季末（9月）上升到春季的水平。
图3 红松当年生枝和球果的氮和磷含量
由于球果的氮磷浓度在球果的成熟过程中变化较小，球果中的氮磷含量主要由生物量决定，在6月时最低，随后在生长季节的延长逐渐增加，在生长季结束时，在生殖枝中总氮磷含量的73.5%和51.6%分配到球果中，17.6%和29.4%分配到针叶中，韧皮部和木质部的氮磷含量仅占总氮磷含量的8.9%和19%。而在营养枝中总氮磷含量的65.6%和53.6%分配到针叶中，25.8%和33.9%分配到韧皮部，仅有8.6%和7.5分配在木质部中。此外，生殖枝的长度与球果数量无显著相关性，而球果数量与枝基径、针叶和枝条的氮磷含量成显著的正相关，表明生殖枝的矿质养分是球果数量的重要的影响因素。
图4 红松球果数量与一年生枝针叶和枝条的氮和磷含量的相关性
三、技术应用
联盟理事单位东北林业大学沈海龙团队和黑龙江省林业科学研究院殷东生团队长期致力于红松大径材和坚果生产协调促进的相关研究和技术推广。研究团队建立了在不影响木材生产的前提下增加坚果产量红松果材兼用途径大径材培育技术体系与模式（包括120年轮伐期内立地选择、密度调控、树体管理技术与控制指标体系），以及胚性愈伤组织规模化增殖、关键期水肥耦合营养管理技术等。目前在红松基因组测序、红松光合生理、矿质养分运输分配、红松生殖机理、林冠下红松生长促进机理与技术等领域取得系列成果，相关技术发表于《Frontiers in Plant Science》、《International Journal of Molecular Sciences》、《New Forests》、《Forests》《Plants》、《林业科学》、《应用生态学报》等国内外本领域主流期刊上。
