长白山林线树种岳桦幼树叶功能型性状随海拔梯度的变化

通过研究沿不同海拔岳桦幼树叶功能型性状,揭示其对环境的响应机制.结果表明:①随海拔升高,岳桦叶面积(LA)逐渐降低,比叶重(LMA)增加,但LMA较高的可塑性指数表明其适应更依赖叶片的薄厚变化;②岳桦叶绿素含量随海拔升高而显著下降,但类胡萝卜素Car和Car/Chl显著升高,Chlb和Car/Chl表现出较高的可塑性指数,更倾向于吸收蓝紫光和保护光合器官;③岳桦叶氮含量(Narea和Nmass)在海拔1800-1900m间最低,在低海拔和高海拔均表现较高,但Chl/Nmass却随海拔升高而显著增加,Nmasss比Narea具有较高的可塑性指数,对光能的吸收更依赖Nmass对Chl的贡献,高海拔主要将更多的氮投资于光合器官的保护(1900m以上),低海拔则更倾向于光合生产(1800m以下);④随海拔升高,MDA增加,但随之抗氧化物质DS、Pro和APX活性增加,负责对活性氧的抵御和清除,但APX活性最大的可塑性指数表明活性氧的清除更依赖于酶促系统,但在海拔1900m以上,APX活性差异不显著,生理抗性逐渐下降,限制岳桦继续向高海拔生长;⑤抗氧化物质可塑性指数最高,叶绿素和叶形态次之,叶氮最低,表明随海拔升高,岳桦林以保护自身的生存为最主要的适应策略机制,然后以增加吸收光能的Chlb及LMA指标为主要生长策略.     

昆仑山北坡前山带塔里木沙拐枣对不同海拔生境的生理生态响应

在全面调查昆仑山北坡前山带塔里木沙拐枣(Calligonumroborovskii A.Los.)分布的基础上,设置3个海拔梯度:A1(2190m)、A2(2355m)、A3(2495m),对不同海拔梯度塔里木沙拐枣的生理生态特性进行研究。结果显示:叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和总叶绿素(chl(a+b))含量均随着海拔的上升而增大,高海拔A3与低海拔A1相比,Chla、Chlb和Chl(a+b)含量分别增大了48.30%、40.10%和43.71%,差异均达显著水平(P0.05)。SLA和Nmass随着海拔的升高都增大,A3与A1相比分别增大了33.99%和20.97%,差异达到显著水平(P0.05)。LMA随着海拔升高而减小,A3与A1相比减小了30.15%,差异达到显著水平(P0.05)。丙二醛(MDA)含量和质膜透性(MP)变化较为一致,随着海拔上升而减小,A3与A1相比分别减小了184.06%和58.33%,差异均达显著水平(P0.05),说明在A1受到的伤害更大。类胡萝卜素(Car)、脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA)含量随着海拔的上升呈下降趋势,A3与A1相比分别下降了65.88%、290.21%和38.97%,差异均达显著水平(P0.05),说明A1处非酶类保护物质含量最高。酶保护系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX),只有CAT活性随海拔上升而升高,其余3种酶的活性均随着海拔的升高而降低,A3与A1相比分别降低了18.75%、122.37%、23.03%%,差异均达到显著水平(P0.05)。与此同时,随着海拔的升高,超氧阴离子自由基(O2-)和过氧化氢(H2O2)含量也呈下降趋势,A3与A1相比分别下降了54.48%、9.69%,差异达显著水平(P0.05)。在整个研究区域,AOS维持在低浓度范围,而低浓度AOS正好诱导防御基因表达,及时清除活性氧,另外非酶类保护物质含量的增加也有利于清除细胞内的活性氧,维持细胞膜的稳定性,从而保证塔里木沙拐枣正常的生理功能。     

连香树生理生化物质随海拔的变化及其适应性研究

通过分析四川甘洛马鞍山自然保护区内不同海拔(A1:1874m,A2:1996m,A3:2160m,A4:2290m)梯度连香树的分布状况以及生理指标含量的变化,探讨了连香树对不同环境的适应能力。结果表明:随着海拔的升高,样方内连香树的总数、株高、幼树数量及树冠投影面积值均呈降低趋势,且海拔越高,其它物种抢占的空间资源越多以及环境变恶劣,连香树的适应能力下降;各种生理指标的变化为:叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)和类胡萝卜素含量在A1处均高于A2、A3、A4处。A4与A1相比,叶绿素b、叶绿素(a+b)分别下降了42.42%和33.96%,差异显著。超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性糖含量均随着海拔升高呈下降趋势,A4与A1相比,分别下降了52.74%、66.17%,差异显著;丙二醛(MDA)和游离脯氨酸(Pro)含量均随着海拔升高呈上升趋势,A4与A1相比,分别升高了3.98倍、4.43倍,差异显著;可溶性蛋白含量呈先降后升趋势,A1、A3、A4处均高于A2处。综合本次研究表明:A1处最适合连香树的生长、A4处连香树生长最差。     

不同海拔华北落叶松针叶三种抗氧化酶活性与光合色素含量

通过分析庞泉沟国家级自然保护区不同海拔(1 600～2 800 m)梯度华北落叶松针叶中3种抗氧化酶及光合色素含量的变化,探讨了高山林木适应环境的生理机制.结果表明,华北落叶松针叶中超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶的活性随海拔梯度的变化规律相一致,即中海拔区(1 900～2 400 m)的3种抗氧化酶活性相对较低,而低海拔区(1 600～1 800 m)和高海拔区(2 500～2 800 m)活性相对较高.低海拔区3种酶活性分别比中海拔区提高62.79%、42.13% 和 7.87%,高海拔区分别提高75.20%、14.49% 和 63.38%,但临近森林垂直分布上限活性降低.膜脂过氧化产物丙二醛含量在低海拔区和高海拔区分别达9.27和14.06 μmol·g^-1 FM,而在中海拔区平均含量为5.58 μmol·g^-1 FM.叶绿素和类胡萝卜素含量随海拔梯度升高而降低,相关系数分别为-0.969和-0.986;但叶绿素a/b比值及Car的相对含量(Car/Chl)随海拔梯度升高而增加,相关系数分别为0.962和0.877.     

大盘山自然保护区香果树对不同海拔生境的生理生态响应

 在全面调查大盘山国家级自然保护区香果树(Emmenopterys henryi)分布的基础上, 设置了4个海拔段(A1: 550 ~ 650 m, A2: 680 ~ 770 m, A3: 810 ~ 900 m, A4: 970 ~ 1 100 m), 对不同海拔段内香果树的生理生态特性进行研究, 结果显示, 叶绿素a (Chla)、叶绿素b (Chlb)和总叶绿素(Chl(a+b))含量均随着海拔的上升而减小, 高海拔A4与低海拔A1相比, Chla、Chlb和Chl(a+b)含量分别下降了21.32%、31.53%和24.96%, 差异均达到显著水平。分析认为, 主要是由于相对较强的光照以及干旱胁迫的增强所致。同样, 比叶面积(SLA)也随着海拔的上升而减小, A4与A1相比下降了27.55%, 差异达到显著水平。丙二醛(MDA)含量和质膜透性(MP)变化较为一致, 两者均在A3处达到最低水平, 在A4处达到最高, 说明在A3受到的伤害最小而在A4受到的伤害最大; 脯氨酸(Pro)和抗坏血酸(AsA)含量先升高再降低, 在A3处则均达到最高, 与A1相比分别增加了139.33%和10.60%; 酶保护系统中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性在A1均最小, 随着海拔的升高, 其活性变化则不太一致: SOD活性一直增加, POD、CAT和APX活性虽然都是先增加后减小, 但POD和APX在A3达到最高, CAT则是在A2最高。非酶类保护物质含量的增加和酶活性的增强有利于清除细胞内的活性氧, 维持细胞膜的稳定性, 从而保证植物的正常生长。综合此次实验结果表明, 在中海拔(810～900 m)比较适合香果树的生长, 而高海拔(970～1 100 m)则不适合香果树的生长。     

不同海拔短肋羽藓叶绿素含量与光合效率研究

以云南高黎贡山百花岭不同海拔梯度(1500～3100 m)的短肋羽藓(Thuidium kanedae)为材料,通过测定其叶绿素含量和实际光合量子产量,研究其光合特性随海拔梯度变化的规律。结果表明,短肋羽藓的实际光合量子产量Y(Ⅱ)与叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素a/b比值之间都呈负相关关系。随着海拔升高,其叶绿素总含量、叶绿素a及叶绿素b含量都呈先升高而后下降的“单峰”分布模式,但随着海拔进一步升高,叶绿素总含量及叶绿素a含量变化不明显,而叶绿素b含量呈现明显上升趋势。叶绿素a/b比值随着海拔升高先呈现“单峰”分布模式,然后随着海拔继续升高呈现缓慢下降的趋势。实际光合量子产量Y(Ⅱ)整体表现出随海拔升高而增加的趋势,并在高海拔处出现急剧上升的趋势。本研究为揭示苔藓植物在不同海拔梯度下适应生态环境的生理机制提供参考。     

不同海拔高度祁连圆柏和青海云杉叶片色素的变化特征

利用高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)和酶标仪等测定了祁连山区不同海拔高度下祁连圆柏(Sabina przewalskii)和青海云杉(Picea crassifolia)叶片中色素含量、花青苷合成酶苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)和类黄酮糖基转移酶(UDP glucose-flavonoid 3-O-glucosyFtransferase,UFGT)活性.结果表明:两树种花青苷(anthocyanin,Acy)含量除了在海拔高度3100-3200 m有所升高外,总体上随海拔高度上升而降低;UFGT活性除了在3000 m左右波动外,总体随海拔高度上升而升高;祁连圆柏PAL活性随海拔高度上升而升高,青海云杉PAL活性在海拔2800-3000 m时,随海拔高度上升而升高,当海拔高度高于3000 m时,随海拔高度上升而降低两树种紫松果黄素(rhodoxanthin,Rhd)含量、叶黄素循环(xanthophyll cycle,VAZ)的脱环氧化程度(A+Z)/(V+A+Z)比值和类胡萝卜素(carotenoids,Car)含量随海拔高度上升而升高;叶绿素(chlorophyll,Chl)含量随海拔高度上升而降低.除叶绿素含量和PAL活性外,其它指标都是祁连圆柏高于青海云杉,尤其是UFGT活性祁连圆柏是青海云杉的2倍多.不同海拔梯度、不同季节植物遭受的主导胁迫因子不同,8月份祁连山两树种主要受干旱和强光胁迫,色素主要发挥抗旱和抗辐射作用.由此说明植物色素在不同生境、不同季节发挥的作用不同.     

不同海拔微孔草抗氧化系统的比较研究

对生长在3个不同海拔自然生境下微孔草(Microula sikkimensis)叶中的抗氧化系统进行了比较研究.结果表明,生长在高海拔的微孔草叶中抗氧化酶类SOD、POD和CAT活性比生长在低海拔的活性高,其中大通牛场的微孔草叶中3种酶活性最高;APX的活性随海拔的升高而升高,且低海拔地区西宁的APX活性极显著低于高海拔地区大通和海北站(P<0.01);作为非酶抗氧化系统物质之一的抗坏血酸(ASA)含量随海拔的升高而降低.高海拔地区微孔草叶中可溶性糖含量极高(P<0.01);可溶性蛋白含量随海拔升高呈V字形变化.光合色素Chla、Chl b和Car的含量均随着海拔升高而增加,Chl a/b比值随海拔升高而降低.MDA的含量随海拔升高有增加的趋势,西宁和大通的相比较,MDA含量差异显著(P<0.05),说明微孔草叶细胞膜脂过氧化程度随海拔升高加剧.生长在不同海拔高度的微孔草对不同海拔高度环境变化具有相应的生理适应性和抗氧化策略.     

海拔梯度对长白山北坡岳桦水分利用效率的影响

以分布于长白山北坡海拔1800～2050 m的岳桦林为对象,以叶片碳稳定同位素(δ13C)值作为岳桦长期水分利用效率指示值,探讨海拔梯度对岳桦林水分利用效率的影响.结果表明:随海拔升高,岳桦林土壤体积含水量、比叶质量极显著增加,而叶片含水量和土壤温度显著降低;岳桦叶片δ13C值与海拔呈极显著正相关,增幅为1.013‰·(100 m)-1,与土壤体积含水量、比叶质量呈显著正相关,与生长季土壤平均温度、叶片含水量呈显著负相关.温度不是长白山林线的唯一限制性因子,海拔梯度上水热条件的差异及其交互作用可能造成岳桦生长期间的生理干旱.     

不同海拔对七子花叶片色素含量、含水量及比叶面积的影响

通过比较浙江大盘山不同海拔(A1:550~660 m,A2:700~800 m,A3:900~990 m,A4:1 000~1 015 m,A5:1 020~1 100 m)七子花(Heptacodium miconioides)叶片色素含量、含水量及比叶面积变化,探讨不同海拔对七子花生长的影响。结果表明,随着海拔的升高,叶绿素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b)先增加后减少,在A3达最高值;叶绿素a/b比值、类胡萝卜素含量变化呈先低后高,在A3降至最低;比叶面积及叶片含水量,在较高海拔A4、A5都明显下降。七子花通过叶片色素、比叶面积、干重和含水量的变化以适应高海拔环境。     

Ecophysiological adaptation of <Emphasis Type="Italic">Calligonum roborovskii</Emphasis> to decreasing soil water content along an altitudinal gradient in the Kunlun Mountains,central Asia

To understand the ecophysiological adaptation mechanisms of Calligonum roborovskii to altitude variation, this study analyzed chlorophyll a (Chl a), chlorophyll b (Chl b), Chl (a + b), carotenoid (Car), malondialdehyde (MDA), ascorbate (AsA), proline (Pro), membrane permeability (MP), reactive oxygen species (ROS), specific leaf area (SLA), leaf mass per area (LMA), leaf nitrogen content based on mass (N_mass), and the activities of peroxidase (POD), catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), and ascorbate peroxidase (APX) in leaves of plants inhabiting different altitudes (A1: 2100 m, A2: 2350 m, A3: 2600 m) on the northern slope of the Kunlun Mountains. The results showed that Chl a, Chl b, Chl (a + b), SLA, N_mass, and the activity of CAT increased with increasing altitude. LMA, MP, MDA, Car, Pro, AsA, O₂⁻, H₂O₂ and the activities of SOD, POD, and APX decreased with increasing altitude. The test results also showed that, changes in venvironmental factors along an altitudinal gradient are not obvious. Soil water content is the main ecological factor. With increasing altitude, soil water content increased significantly. More non-enzymatic and enzymatic antioxidants played an important role in eliminating intracellular ROS. They kept the cell membrane in a stable state and ensured the normal growth of C. roborovskii.     

青藏高原不同海拔地区唐古特山莨菪叶片光合色素含量和抗氧化酶活性的比较研究

以青藏高原东北隅的西宁和海北(海拔分别为2 300 m和3 200 m)人工栽培唐古特山莨菪为材料,对两不同海拔地区间各叶层叶片光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标进行比较分析.结果显示:(1)生长在海北的唐古特山莨菪叶片厚度极显著高于西宁(P<0.01),且两地区植物的叶片厚度从第1层到第4层均呈显著增加趋势;海北唐古特山莨菪叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及紫外吸收物质的含量均显著高于西宁地区(P<0.05),从第1层到第4层,两地植株叶片的光合色素和紫外吸收物质的含量都呈降低的趋势,且两地区让差异显著;叶绿素a/b的层间差异显著(P<0.05),但两海拔地区间差异不显著;类胡萝卜素/叶绿素比值海北高于西宁,从第1层到第4层叶片呈降低趋势.(2)生长于海北的唐古特山良菪叶片组织中的SOD、CAT活性和MDA含量比西宁的高,POD、APX则相反;从第1层叶片到第4层,西宁和海北唐古特山莨菪叶片中的SOD活性显著增高(P<0.05),但两地区各层间的CAT、POD、APX活性和MDA含量无明显的变化.研究表明,不同海拔对唐占特山莨菪叶片的生理特性有影响,同一海拔不同叶层叶片之间差异也较为明显;生长在高海拔地区的植物尽管表现出诸多生理适应特征,但膜系统依然有一定受损.     

不同海拔青海云杉与祁连圆柏叶片抗氧化系统

以祁连山寺大隆林区连续海拔梯度(2 665~3 365 m)上青海云杉(Picea crassifolia)和祁连圆柏(Sabina przewalskii)为材料, 测定叶片中抗氧化保护系统的变化, 探讨常绿木本植物抗氧化系统对高山极端环境的适应机制。结果显示, 祁连圆柏和青海云杉叶片中丙二醛(MDA)含量均与海拔高度呈正相关, 相同海拔上青海云杉MDA含量极显著高于祁连圆柏(p＜0.01)。随海拔升高, 两树种抗氧化保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和非酶促抗氧化剂脯氨酸(Pro)、抗坏血酸(AsA)、还原性谷胱甘肽(GSH)含量均呈明显增加趋势。青海云杉叶片的AsA水平高于祁连圆柏, 但对海拔变化的敏感性较低; 祁连圆柏的GSH、Pro水平及其对海拔变化的敏感性均高于青海云杉。结果表明, 研究区青海云杉所受过氧化伤害较祁连圆柏更严重, 但两树种清除O₂^-·的能力相当而主要负责分解H₂O₂的酶种有所不同: 祁连圆柏中为POD, 青海云杉中则为CAT、APX和GR, AsA-GSH循环系统在青海云杉活性氧清除中的作用强于在祁连圆柏中, 祁连圆柏的活性氧清除物质可能以Pro为主。     

Comparative study on calli from two reed ecotypes under heat stress

The different physiological responses to heat stress in calli from two ecotypes of common reed (Phragmites communis Trin.) plants (dune reed (DR) and swamp reed (SR)) were studied. The relative water content, the relative growth rate, cell viability, membrane permeability (MP), H₂O₂ content, MDA content, proline level, and the activities of enzymes, such as superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX), glutathione reductase (GR), and lipoxygenase (LOX) were assayed. Results showed that under heat stress, DR callus could maintain the higher relative growth rate and cell viability than SR callus, while H₂O₂ content, MDA content, and MP in SR callus increased more than in DR callus. The activities of antioxidant enzymes, such as SOD, CAT, POD, APX, and GR in two calli were enhanced by high temperature. However, antioxidant enzymes in DR callus showed the higher thermal stability than those in SR callus. LOX activity increased more in SR callus than in DR callus under heat stress. High temperature markedly elevated proline content in DR callus whereas had no effect on that in SR callus. Taken together, DR callus is more thermotolerant than SR callus, which might be due to the higher activity of antioxidant enzymes and proline level compared with SR callus under heat stress.     

NaCl胁迫对大果白刺幼苗生长和抗逆生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同浓度(0、50、100、200和400 mmol·L^-1)NaCl处理对1年生大果白刺生长状况及叶片过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、水势、可溶性糖和脯氨酸含量的影响.结果表明: 与对照相比,低浓度NaCl处理(≤50 mmol·L^-1)对大果白刺生长没有显著的抑制作用,叶片的SOD、POD、CAT和APX活性均有所提高;高浓度(＞50 mmol·L^-1)NaCl处理抑制了大果白刺的冠幅面积、分枝数和叶、枝、侧根干质量,叶片的SOD、CAT、POD活性和可溶性糖、脯氨酸含量显著下降. 随NaCl处理浓度升高,H₂O₂和MDA含量增加,叶片水势降低.
     

野牛草克隆分株酶促活性氧清除系统对差异光周期的响应

以盆栽野牛草克隆分株为材料,将克隆分株分别标记为O(姊株)和Y(妹株),设置连接组和断开组两种处理,其中,连接组中O分株和Y分株通过节间子相连,断开组则剪断分株节间子;两组处理的O分株光周期均设置为光照12h/黑暗12h,Y分株光周期均设置为黑暗12h/12h光照(恰好与O分株相反),经过7d的差异光周期处理后进行72h全光照稳定培养,并于全光照条件下在48h内连续测定各分株叶片超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD),过氧化氢酶(CAT),抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性以及丙二醛(MDA)的含量,探讨野牛草叶片酶促活性氧清除系统对差异光周期的响应特征。结果表明,差异光周期处理1周后,全光照条件下,断开状态的野牛草克隆分株O和Y间叶片中SOD、POD、CAT、APX活性以及MDA含量在24h内基本呈现相反的变化趋势,而野牛草相连克隆分株O和Y间叶片中以上指标在24h内呈现趋于一致的变化规律。研究发现,野牛草酶促活性氧清除系统活性在一天内呈现节律性表达模式,且差异光周期处理下的野牛草相连克隆分株的活性氧清除系统的活性的节律性变化趋于同步。