环境和遗传对烟草叶片结构的影响

叶片性状很大程度上反映了植物的功能及其对环境的适应。叶片性状的变异受环境及遗传特性的影响,但是很多研究未能很好区分出它们的相对影响。本研究通过将同一烟草品种种植于不同地点来认识环境对烟草叶片性状的影响;将不同的烟草品种种植于同一环境来了解遗传差异对烟草叶片性状的影响。研究发现,叶脉密度和叶片厚度受环境的影响较大,气孔密度和长度受环境的影响较小。气孔密度和叶片厚度受遗传的影响较大,叶脉密度和气孔长度受遗传的影响较小。在生长温度高的地方,烟草叶脉密度越大。研究结果对于认识植物对环境的适应性具有重要意义。     

矮嵩草草甸主要植物气孔分布及开闭规律与蒸腾强度的关系

本文研究了高寒矮嵩草草甸6种植物叶片气孔的分布、密度和开闭日变化规律与蒸腾强度的关系。结果表明：多数植物上下表皮均有气孔分布,而矮嵩草的气孔集中分布在下表皮,羊茅的气孔集中分布在上表皮。同一植物类群中,叶片气孔密度大者,植物蒸腾强度也相对较高。气孔日变化是在日出后,随气温和大气湿度的变化而变化,在9时和午后3时气孔几乎全部张开,然后逐渐关闭。植物蒸腾强度随气孔开闭而发生变化,矮嵩草的蒸腾强度在11时左右达到峰值;垂穗披碱草和美丽风毛菊是在午后1时达到峰值,植物没有“午睡” 现象。     

气孔特征与叶片功能性状之间关联性沿海拔梯度的变化规律——以长白山为例

气孔是陆生植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,控制着植物的光合作用和蒸腾过程。植物往往通过多种性状的组合来适应变化的环境,叶片功能性状之间的紧密关系已经在不同尺度得到证实。然而,植物气孔特征与叶片其它功能性状是否存在关联性以及这种关联性是否会受到环境变化梯度的影响仍鲜少报道。沿长白山北坡6个海拔梯度,测定了150种植物的气孔特征和叶片功能性状。结果发现,气孔密度(SD)与比叶面积(SLA)负相关,与单位面积的叶氮含量(N_(area))正相关;除了SLA和N_(area)外,气孔长度(SL)与SLA、叶片厚度(LT)和单位质量的叶氮含量(N_(mass))均存在显著的相关性(P0.05)。然而,气孔特征与叶片功能性状的相关性只在部分海拔梯度存在。此外,发现SD与SL之间存在稳定一致的负相关关系。这些结果表明,植物气孔特征与叶片形态和化学特征对环境变化的适应存在一定的协同变异性,但这种关系不具有普适性,主要与气孔特征和叶片功能性状的选择压力存在差异以及物种分布范围相关。未来仍需要在更多物种和不同区域内来验证气孔特征与植物功能性状之间的关联关系。     

西安市常见绿化植物叶片润湿性能及其影响因素

利用接触角测定仪测定了西安市21种常见绿化植物叶片表面的接触角,探讨了叶片表面特性如蜡质、绒毛、气孔对接触角的影响。结果表明,植物叶片正背面、物种间的接触角差异均显著,叶片正面和背面接触角大小在40°～140°。接触角大小与变异系数呈负相关,可能由于接触角小的润湿叶片在不同的生境和位置下,受到环境条件的影响较大而出现大的变异;接触角较大的非润湿性叶片,环境物质持留时间较短,对叶片形态和组成影响较小,因而出现小的变异。植物叶片表面的接触角随蜡质含量的升高而增大。表皮蜡质去除后大部分叶片接触角明显降低,尤其是疏水性较强的银杏(Ginkgo biloba)、月季(Ro-sa chinensis)和紫叶小檗(Berberis thunbergii)。女贞(Ligustrum lucidum)正背面、加杨(Popu-lus canadensis)背面等亲水型的叶片蜡质去除后接触角反而增大。叶片绒毛的多少及其形态、分布方式对接触角具有重要的影响,不同的作用方式表现出润湿和不润湿的特征,人为将其去除可以增加叶片的润湿性。背面气孔密度与气孔长度、保卫细胞长度呈负相关;接触角则与气孔密度呈负相关,与气孔长度呈正相关。     

茶树蒸腾特性的研究

茶树蒸腾速率和气孔导度因品种、叶位不同而异．抗旱性强的品种具有低的气孔导度;鱼叶的蒸腾速率和气孔导度接近或高于真叶．茶树叶片蒸腾速率夏、秋季最高,春季次之,冬季最低．在晴天,茶树蒸腾速率和气孔导度的日变化呈单峰型,以中午前后最高;其日变化与光量子通量密度、叶温、蒸汽压亏缺等因子显著相关;光量子通量密度对蒸腾速率和气孔导度影响较明显．     

植物气孔导度的环境响应模拟及其尺度扩展

气孔导度是衡量植物和大气间水分、能量及CO2平衡和循环的重要指标,探讨气孔导度与环境因子的关系及其模拟,以及气孔导度在叶片、冠层及区域尺度间的尺度转换及累积效应,对更好地认识植被与大气间的水热运移过程,合理评价植被在陆面过程中的地位和作用都具有重要意义。从植物气孔导度与环境因子的关系、气孔导度模拟以及尺度扩展三个方面,对前人的研究成果进行了概括总结。从叶片和冠层两个尺度出发,归纳总结了前人对于不同植物气孔导度与环境因子关系的研究成果,发现由于不同植物的遗传特性、测定时的环境、时间尺度的不同,以及未考虑各个环境因子的相互作用对气孔导度的影响,由此得到的气孔导度与环境因子之间的关系也不尽一致。对各单一环境因子与气孔导度的关系,给出了生理学解释,从根本上说明了环境因子变化对气孔导度的影响,而研究环境因子对气孔导度的综合影响时,应对各环境因子进行系统控制与同步观测。模拟计算植物气孔导度的模型主要有Jarvis模型和BWB模型两类,这些模型的模拟能力随着研究对象、试验区域、环境条件的改变而存在一定的差异,在具体使用时应结合实际情况选择最优模型进行模拟。除上述常用模型外,还总结了其他学者分别从不同角度提出的新的模型,对现有气孔导度模型进行了全面的总结。从叶片-冠层、冠层-区域两个方面归纳总结了前人关于气孔导度尺度扩展的研究成果,发现叶片-冠层的尺度扩展研究较成熟而冠层-区域的尺度扩展在模拟精度的验证方面存在困难。针对以下几个方面提出了今后气孔导度的研究重点:(1)结合研究对象所在的区域及环境条件,选择最优模型进行模拟;(2)综合考虑环境因子之间的相互作用及其对气孔导度的累积影响;(3)BWB模型与光合模型的耦合;(4)提高大尺度范围内的气孔导度模拟精度。     

斑驳气孔特点及形成机理

气孔是植物叶片内外气体交换的场所。斑驳气孔在形态结构、动态变化、光合气体交换机制等方面都与常见的普通气孔不同,是植物体响应环境变化而形戍的特殊气孔形式。本文介绍了斑驳气孔的特点及其形成机理。     

干旱区植物叶片大小对叶表面蒸腾及叶温的影响

利用热及物质交换原理, 并结合前人研究成果, 在单叶尺度上建立了简单的叶温和水气蒸腾模型。模型通过预设值驱动, 预设值参照干旱区环境及植物叶片特征设置。模拟结果显示: 随气孔阻力的增加, 叶片蒸腾速率降低, 叶温升高; 同一环境下, 具有低辐射吸收率的叶片蒸腾速率和叶温更低, 并且气孔阻力越大, 这种差异越明显。另外, 叶片宽度及风速是影响叶片蒸腾及叶温的重要因子。干旱地区植物生长季节, 风速小于0.1 m·s ^-1、气孔阻力接近1000 s·m ^-1时, 降低叶片宽度不仅有利于降低叶片温度, 而且能够降低叶片蒸腾速率, 从而实现保持水分, 增强植物适应高温、干旱的能力。     

植物气孔发育的分子调控机制

气孔是陆生植物表皮上可以调节的小孔,也是植物进行气体交换的主要通道。气孔不仅对植物的光合作用起着非常关键的作用,而且对全球的碳循环和水循环具有重要的影响。气孔分布和形态结构在单、双子叶植物间也有较大的差异,这些差异因植物种类不同影响着气孔发育的精细调控。本文综述了调控气孔前体细胞命运的分子网络、细胞极性分裂和表观遗传机制,归纳了外界环境信号通过与内源信号通路互作介导气孔发育的过程,提出了气孔发育基于多水平控制的气孔发育模型。     

兰州市主要绿化植物气孔性状特征

气孔是植物叶片与外界环境进行水汽交换的门户, 利用气孔特征反映植物对环境变化的响应与适应有助于了解干旱区绿化植物的适应策略。于2019年7月通过气孔印迹法对兰州市40种主要绿化植物气孔性状进行观察与测定。采用标准化主轴估计和系统独立比较分析建立气孔性状间的相关关系; 通过计算Blomgerg’sK值以检验系统发育信号; 利用聚类分析和主成分分析对气孔性状特征进行功能群划分。结果表明: (1)在所研究的植物中, 气孔性状特征在个体间差异显著, 植物生长型(乔木、小乔木、灌木和草本)会显著影响气孔长度、宽度、开度和密度, 叶习性(落叶和常绿)仅对气孔开度有显著影响; (2)气孔长度与宽度、气孔开度与面积间均为显著的异速生长关系, 气孔密度与面积和开度间为负异速生长关系; (3)系统发育会对气孔性状的相关关系产生显著影响, 虽然气孔性状的系统发育保守性不强(K < 1), 但气孔开度和气孔开张比具有显著的系统发育信号; 4)依据气孔性状特征可以将绿化植物划分为: 低密度-大面积、高密度-小面积和中等密度-适中面积共3种功能群。结合系统发育和异速生长理论能更好地解释气孔性状变异及适应策略。     

青藏高原和内蒙古高原典型草地植物叶片肾型和哑铃型气孔器气孔特征及其与环境的关系

该研究利用植物制片技术,以中国青藏高原和内蒙古高原典型草地常见种或优势种植物的叶片为研究对象,通过比较分析叶片哑铃型气孔器和肾型气孔器的特征及其与环境因子的关系,揭示植物叶片两类气孔器对环境因子的响应策略。结果表明:(1)叶片哑铃型气孔器气孔指标的变异系数小于肾型气孔器。(2)叶片哑铃型气孔器气孔指标与环境气候指标的关系弱于肾型气孔器。(3)叶片哑铃型气孔器气孔特征与环境关系在叶片上下表面之间存在显著差异,而肾型气孔器气孔特征与环境因子的关系在叶片上下表面之间无显著差异。(4)叶片哑铃型气孔器的气孔特征与降水关系密切,而肾型气孔器气孔特征与温度关系密切。(5)同一种气孔器的气孔特征在两个地区(青藏高原和内蒙古高原)间存在显著差异。研究认为,肾型气孔器和哑铃型气孔器的气孔特征及其与环境之间的关系存在差异,在分析气孔特征时有必要将肾形与哑铃形保卫细胞形成的气孔器加以区分,该研究结果有助于进一步理解中国草地植物叶气孔特征对气候变化的响应与适应策略。     

真红树植物和半红树植物叶片性状的比较研究

红树植物是一类生长在热带、亚热带海岸潮间带的乔木、灌木或草本植物,根据其分布特征可分为真红树植物植物和半红树植物。为了探究两者对海岸潮间带高盐、高光和缺氧等环境的生态适应策略的异同,该文选取5种真红树植物植物[卤蕨(Acrostichum aureum)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、秋茄(Kandelia candel)]和4种半红树植物[银叶树(Heritiera littoralis)、水黄皮(Pongamia pinnata)、黄槿(Hibiscus tiliaceus)、杨叶肖槿(Thespesia populnea)]为研究对象,对叶片解剖和功能性状进行了对比研究。结果表明:(1) 9种红树植物叶片的共同特征表现为均具有角质层、叶肉具有栅栏组织和海绵组织分化、气孔下陷等。(2)不同之处在于真红树植物植物叶片有蜡质层和内皮层、无表皮毛、气孔仅分布在下表皮,而半红树植物的叶片则较少有蜡质层,部分有表皮毛,无内皮层,气孔在上下表皮分布不完全一致。(3)真红树植物植物的气孔密度和比叶面积显著小于半红树植物(P0.05),而叶片厚度、含水量、比叶重和鲜干重比则显著大于半红树植物(P0.05)。以上结果说明真红树植物植物的叶片性状使其在维持盐度平衡及贮水保水能力方面强于半红树植物,从而能更好地适应海岸潮间带高盐环境。     

毛乌素沙地10种重要沙生植物叶的形态结构与环境的关系

10种重要沙生植物叶器官的比较解剖学研究表明其普遍特征是;叶片的表面积与体积比值小;叶表具表皮毛和厚的角质膜;气孔下陷、具孔下室;叶肉中栅栏组织发达;叶各类组织中普遍有含晶细胞和粘液细胞,具有发达的机械组织和输导组织。个别植物叶退化而由同比枝行使光合作用;部分植物具皮下层和异细胞层,以及具异常结构,以上特征是适应沙漠干旱环境的结果,反映出植物形态结构与环境的统一性。     

植物气孔发育机制研究进展

气孔是分布在植物表面的微孔, 是植物水分散失和与外界环境进行气体交换的门户。经过多年的研究, 气孔发育过程中重要调节因子陆续被发现。气孔复合体结构、发育起始模式以及在双子叶植物和单子叶植物中的分布都有较大差异。该文综述了双子叶植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔发育过程中调控因子、细胞极性分裂以及环境因子和植物激素调控气孔发育的机制; 还阐述了单子叶植物玉米(Zea mays)、二穗短柄草(Brachypodium distachyum)和水稻(Oryza sativa)气孔发育方面的研究进展, 并展望了气孔发育的研究方向。     

植物气孔的类型、分布特点和发育

植物气孔控制着植物蒸腾和光合两个基本生命过程,影响着陆生植物的生产和生命.气孔不仅是植物形态学上的重要特征,而且在研究植物间的亲缘关系、系统进化和分类、染色体倍性鉴定、估价植物的抗病性和生存环境以及生理等方面均具有重要的意义.对植物气孔的分类、气孔的分布特点、气孔的发育过程以及其影响因素进行了综述.     

小麦旗叶保卫细胞长度的分布

植物叶表皮的气孔是蒸发植物体内水分的主通道,而小麦叶片气孔则是由两个哑铃状的保卫细胞组成,这种保卫细胞的长度分布具有一定的稳定性和规律性。为了摸清保卫细胞长度在小麦旗叶上的分布规律,以便进一步研究小麦旗叶的水分生理,1989年我们采用叶片保卫细胞长度观测法,对14个小麦基因型4200个旗叶保卫细胞进行了长度测量,现将测量结果报告如下:     

采煤塌陷影响下土壤含水量变化对柠条气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响

采煤塌陷引起的土壤环境因子的变化对矿区植物生长的影响越来越受到人们的关注,气孔导度、蒸腾与光合作用作为环境变化响应的敏感因子,研究植物气孔导度、蒸腾与光合作用的变化是揭示荒漠矿区自然环境变化及其规律的重要手段之一。研究采煤塌陷条件下植物光合生理的变化是探究煤炭开采对植物叶片水分蒸腾散失和CO_2同化速率影响的关键环节,是探讨采煤塌陷影响下植物能量与水分交换动态的基础,而采煤矿区植物叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率对采煤塌陷影响下土壤含水量变化的响应如何尚不清楚。选取神东煤田大柳塔矿区52302工作面为实验场地,以生态修复物种柠条为研究对象,对采煤塌陷区和对照区柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率以及土壤体积含水量进行监测,分析了采煤塌陷条件下土壤含水量的变化以及其对柠条叶片气孔导度、蒸腾与光合作用速率的影响。结果显示:(1)煤炭井工开采在地表形成大量裂缝,破坏了土体结构,潜水位埋深降低,土壤含水量均低于沉陷初期,相对于对照区,硬梁和风沙塌陷区土壤含水量分别降低了18.61%、21.12%;(2)柠条叶片气孔导度、蒸腾和光合作用速率均与土壤含水量呈正相关关系;煤炭开采沉陷增加了地表水分散失,加剧了土壤水分胁迫程度,为了减少蒸腾导致的水分散失,柠条叶片气孔阻力增加,从而气孔导度降低,阻碍了光合作用CO_2的供应,从而导致柠条叶片光合作用速率的降低,蒸腾速率也显著降低。     

水杨酸对植物光合作用影响的研究进展

水杨酸作为一种信号分子,对植物呼吸代谢、种子萌发、成花诱导、衰老及抗逆等生理过程都有调节作用,近年来有关水杨酸对植物光合作用影响的研究取得了很大进展。水杨酸能够调节植物叶片气孔运动、光合色素含量、光合机构性能、光合碳同化酶活性等各方面,其效果因浓度、植物种类、环境条件等不同而表现出差异。该文就近年来国内外有关水杨酸对植物光合作用的影响(主要从植物叶片气孔运动、光合色素含量、光合机构性能和光合碳同化酶活性等方面)研究进展进行综述。     

青藏高原草地双子叶植物叶片的气孔特征研究

利用光学显微镜对青藏高原29种草地双子叶植物叶片的气孔形态与数量特征进行观察及差异显著性分析,为揭示青藏高原草地双子叶植物对高原环境的适应机制及探索气孔作为辅助分类的依据奠定理论基础。结果表明:(1)青藏高原草地双子叶植物大多数种类在叶片上、下表皮均分布有气孔,气孔随机排列,气孔器多为无规则型。(2)气孔长度(SL)较小,上、下表皮的气孔平均长度分别为26.20μm与25.56μm,且气孔密度(SD)与气孔指数(SI)相对较大。(3)不同科、属、种间叶片上、下表皮的SL、SD、SI差异均极显著。(4)叶片上、下表皮的6个气孔数量特征之间具有显著相关关系。(5)上表皮的SL、SD与不同科、属、种间显著相关,下表皮除SI与物种间相关不显著外,其他指标与科、属、种间显著相关。研究认为,青藏高原草地双子叶植物独特的气孔形态与数量特征是对高寒极端环境长期适应的结果,且气孔数量特征对植物辅助分类具有重要价值。     

黑龙江桔梗科叶表皮研究

本文对分布在黑龙江省的桔梗料(Campanulaceae)植物叶表皮进行了光学显微镜和扫描电镜方面的观察。发现桔梗科植物的气孔复合体是不规则型的;毛状体是单细胞的,其表面的角质纹饰因类群而异;表皮角质纹饰可用于某些种间的鉴别。