铝胁迫对青杨雌雄幼苗生理生态特征的影响

以青杨雌雄幼苗为对象,研究铝胁迫(Al³⁺浓度为216 mg·kg^-1)下其生理生态特征及光合作用的差异.结果表明：铝胁迫下,青杨幼苗的丙二醛和可溶性蛋白含量显著增加(P<0.001),且雄株的丙二醛显著低于雌株,而可溶性蛋白显著高于雌株;雄株过氧化物酶活性显著增加、超氧化物歧化酶活性显著降低,而雌株无显著变化;雌雄幼苗的光合速率显著降低(P=0.001),雌株的蒸腾速率显著下降(P=0.007)、瞬时水分利用效率显著增加,而雄株均无显著变化;雌株幼苗的叶绿素a含量、总叶绿素含量和叶绿素a/b值显著降低,而雄株的叶绿素a/b值显著高于雌株;雌株的比叶面积显著降低、雄株的比叶面积显著增加,而叶和茎的干物质量无显著变化.与雌株相比,青杨雄株的可溶性蛋白含量、抗氧化酶活性、叶绿素含量和光合速率较高,其抗逆性更强.     

丛枝菌根真菌对不同性别组合模式下青杨雌雄植株根系生长的影响

丛枝菌根真菌(AMF)对雌雄异株植物根系生长, 尤其是对邻近生长的不同雌雄个体的影响还鲜有研究。该研究以泥土:河沙:蛭石体积比为1:1:1的混合物为培养基质, 分别在雄-雄、雌-雌和雄-雌3种组合栽培模式下对青杨(Populus cathayana)雌雄幼苗进行接种和不接种摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)处理, 通过比较接种AMF与否雌雄植株根系在侵染率、生物量、形态、碳、氮含量等方面的差异来分析AMF对青杨雌雄幼苗根系生长发育的影响。结果发现: 与对照组相比, 接种AMF对3种栽培模式下青杨雌雄植株的侵染率、根干质量、根系形态(除分枝强度、比表面积)和碳、氮含量影响显著。此外, 不同性别组合模式对青杨雌雄植株的根干质量、根系形态和碳、氮含量影响显著。接种AMF后, 与雌-雌合栽模式下的雌株相比, 雄-雌合栽模式下雌株的根干质量、氮含量都有不同程度的提高, 根系形态发生改变; 而与雄-雄合栽模式下的雄株相比, 雄-雌合栽模式下雄株的相应指标出现降低或轻微增加。该研究表明AMF对不同性别组合模式下青杨植株根系生长具有显著促进作用, 尤其是雄-雌合栽模式下AMF接种最有利于雌株根系的生长发育。     

四种不同生活型植物幼苗对喀斯特生境干旱的生理生态适应性

喀斯特石漠化是我国西南喀斯特地区最严重的生态环境问题, 生境干旱是限制该地区植物生长的主要因素之一, 掌握喀斯特植被不同演替阶段不同生活型植物对干旱胁迫的适应策略有助于提高植被恢复的成功率。通过人工模拟4种干旱强度, 测定叶片水势、气体交换、叶绿素荧光、光合色素含量、渗透调节物质浓度、抗氧化酶活性以及生物量, 研究了喀斯特地区4种不同生活型植物幼苗对干旱胁迫的适应策略。这4种植物为常绿灌木火棘(Pyracantha fortuneana)、落叶灌木小果蔷薇(Rosa cymosa)、常绿乔木猴樟(Cinnamomum bodinieri)和落叶乔木圆果化香树(Platycarya longipes)。结果表明: 随着干旱程度的加深, 4种植物幼苗的叶片水势、光合能力、叶绿素含量、生物量增长、叶重比(LMR)、叶面积比(LAR)和比叶面积(SLA)逐渐下降, 而热耗散(NPQ)、类胡萝卜素与叶绿素含量比值、丙二醛含量和根重比(RMR)逐渐上升; 圆果化香树和猴樟的水分利用效率(A_n/g_s)、渗透调节物质浓度和抗氧化酶活性呈先升高后降低的趋势, 而火棘和小果蔷薇的A_n/g_s、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶活性呈上升趋势。严重干旱下, 火棘和小果蔷薇幼苗的叶片水势和叶绿素含量下降较少, 具有较高的光合能力和生物量增长, 这主要是由于它们具有较低的SLA和LAR、较高的NPQ和A_n/g_s以及较高的渗透调节能力和抗氧化保护能力。中度干旱下, 猴樟幼苗叶片水势下降很少, LMR和LAR也较高, 脯氨酸含量和抗氧化酶活性非常高。但在严重干旱下, 其叶片水势、LMR、LAR和生物量增长大幅度下降, 最大光化学效率和光合速率也非常低, 渗透调节能力与抗氧化酶活性大幅度下降至正常水平以下。水分好的条件下, 圆果化香树幼苗具有较高的RMR以吸收充足的水分, 具有较高的LAR和叶绿素含量, 保证了生物量的大量积累。然而, 干旱胁迫致使其生物量大幅度下降, 主要是由于LMR、LAR、气体交换和叶绿素含量的大量下降以减少蒸腾面积、水分散失和对光能的吸收。研究结果表明, 火棘、小果蔷薇和猴樟幼苗主要采用耐旱策略, 其中猴樟抗严重干旱的能力较弱; 圆果化香树幼苗对干旱胁迫更为敏感, 主要采取避旱策略。     

丛枝菌根真菌对不同性别组合模式下青杨雌雄植株根系生长的影响

丛枝菌根真菌(AMF)对雌雄异株植物根系生长,尤其是对邻近生长的不同雌雄个体的影响还鲜有研究。该研究以泥土:河沙:蛭石体积比为1:1:1的混合物为培养基质,分别在雄-雄、雌-雌和雄-雌3种组合栽培模式下对青杨(Populus cathayana)雌雄幼苗进行接种和不接种摩西球囊霉(Funneliformis mosseae)处理,通过比较接种AMF与否雌雄植株根系在侵染率、生物量、形态、碳、氮含量等方面的差异来分析AMF对青杨雌雄幼苗根系生长发育的影响。结果发现:与对照组相比,接种AMF对3种栽培模式下青杨雌雄植株的侵染率、根干质量、根系形态(除分枝强度、比表面积)和碳、氮含量影响显著。此外,不同性别组合模式对青杨雌雄植株的根干质量、根系形态和碳、氮含量影响显著。接种AMF后,与雌-雌合栽模式下的雌株相比,雄-雌合栽模式下雌株的根干质量、氮含量都有不同程度的提高,根系形态发生改变;而与雄-雄合栽模式下的雄株相比,雄-雌合栽模式下雄株的相应指标出现降低或轻微增加。该研究表明AMF对不同性别组合模式下青杨植株根系生长具有显著促进作用,尤其是雄-雌合栽模式下AMF接种最有利于雌株根系的生长发育。     

Effects of drought stress on photosynthesis,growth and root structure of transgenic PtPIP2;8 poplar 84K (Populus alba × P. glandulosa)

为研究水通道蛋白PtPIP2;8基因功能, 了解其不同表达水平的转基因84K杨(Populus alba × P. glandulossa)应对干旱胁迫的响应, 该文以转PtPIP2;8 84K杨抑制表达株系(抑制表达)、野生型(WT)和转PtPIP2;8 84K杨超表达株系(超表达)为试验材料, 测定PtPIP2;8表达水平、根系导度、光响应曲线、气体交换参数、生长及根系形态指标。结果显示: (1) WT植株PtPIP2;8仅在根系表达; 超表达植株PtPIP2;8除在根部显著表达外, 在茎和叶片中也显著表达; 抑制表达植株PtPIP2;8仅在根部有微量表达, 表达量分别是WT和超表达植株的1/20和1/80。(2)根系结构分析发现, 超表达植株总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数显著低于WT和抑制表达植株, 根系导水率显著高于WT和抑制表达植株, 表明PtPIP2;8参与了植物根系水分运输, 提高了水分运输效率。(3)正常水分条件下, 抑制表达植株苗高、叶面积显著低于WT和超表达植株, 根冠比显著高于WT和超表达植株。干旱胁迫后, 抑制表达植株净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)下降幅度小, 仍能维持较高的P_n。气体交换参数显示抑制表达植株P_n、G_s日变化为“单峰”型, 属气孔因素引起的净光合速率下降;WT和超表达植株P_n、G_s日变化为“双峰”型, 干旱胁迫后, 抑制表达植株P_n略微下降, WT和超表达植株P_n均下降, 尤其是13:00、15:00下降显著, 表明WT和超表达植株对干旱胁迫更加敏感, 干旱对其影响更大。(4)干旱胁迫后, 抑制表达植株相对生长速率、总生物量降低的最少, 根冠比最高; 总根表面积、总根体积、总根尖数显著高于WT植株。表明PtPIP2;8直接参与水分运输并提高水分运输效率, 其转化影响了植株根系发育和生长。超表达植株根系发育的下降和叶面积的增大减弱了它的抗旱性, 而抑制表达植株矮小, 降低的叶面积, 增加的根系生长和根冠比提高了它的抗旱能力。从研究结果来看, 水通道蛋白提高了水分跨膜运输效率, 而非水通道蛋白导水机制对干旱有较强的耐受性。     

干旱胁迫对转PtPIP2;8基因84K杨苗木光合、生长和根系结构的影响

为研究水通道蛋白PtPIP2;8基因功能, 了解其不同表达水平的转基因84K杨(Populus alba × P. glandulossa)应对干旱胁迫的响应, 该文以转PtPIP2;8 84K杨抑制表达株系(抑制表达)、野生型(WT)和转PtPIP2;8 84K杨超表达株系(超表达)为试验材料, 测定PtPIP2;8表达水平、根系导度、光响应曲线、气体交换参数、生长及根系形态指标。结果显示: (1) WT植株PtPIP2;8仅在根系表达; 超表达植株PtPIP2;8除在根部显著表达外, 在茎和叶片中也显著表达; 抑制表达植株PtPIP2;8仅在根部有微量表达, 表达量分别是WT和超表达植株的1/20和1/80。(2)根系结构分析发现, 超表达植株总根长、总根表面积、总根体积、总根尖数显著低于WT和抑制表达植株, 根系导水率显著高于WT和抑制表达植株, 表明PtPIP2;8参与了植物根系水分运输, 提高了水分运输效率。(3)正常水分条件下, 抑制表达植株苗高、叶面积显著低于WT和超表达植株, 根冠比显著高于WT和超表达植株。干旱胁迫后, 抑制表达植株净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)下降幅度小, 仍能维持较高的P_n。气体交换参数显示抑制表达植株P_n、G_s日变化为“单峰”型, 属气孔因素引起的净光合速率下降;WT和超表达植株P_n、G_s日变化为“双峰”型, 干旱胁迫后, 抑制表达植株P_n略微下降, WT和超表达植株P_n均下降, 尤其是13:00、15:00下降显著, 表明WT和超表达植株对干旱胁迫更加敏感, 干旱对其影响更大。(4)干旱胁迫后, 抑制表达植株相对生长速率、总生物量降低的最少, 根冠比最高; 总根表面积、总根体积、总根尖数显著高于WT植株。表明PtPIP2;8直接参与水分运输并提高水分运输效率, 其转化影响了植株根系发育和生长。超表达植株根系发育的下降和叶面积的增大减弱了它的抗旱性, 而抑制表达植株矮小, 降低的叶面积, 增加的根系生长和根冠比提高了它的抗旱能力。从研究结果来看, 水通道蛋白提高了水分跨膜运输效率, 而非水通道蛋白导水机制对干旱有较强的耐受性。     

铅污染对青杨雌雄幼苗铅富集和营养特征的影响

该研究以青杨雌雄幼苗为实验材料,采用盆栽控制实验的方式,设置20.5(CK)、50(T1)和100mg·kg-1(T2)3个铅浓度水平,分析面源水平铅污染条件下青杨性别间铅的积累和营养状况的差异。结果表明:(1)与CK相比,面源水平铅污染条件下,青杨雄株幼苗的总生物量未受到显著影响,雌株总生物量显著降低,但相同处理条件下雌株生物量均显著高于雄株。(2)2个梯度的铅污染均未显著影响两种性别青杨各器官中N的浓度,且雌雄间的性别差异不显著,但T2处理一定程度降低了两种性别各器官中P的浓度;与CK相比,雄株在受铅胁迫处理时N/P逐渐增加,说明此时雄株的生长可能会逐渐受到P素营养缺乏的影响。(3)随着铅处理浓度的增加,青杨雌株幼苗对铅的积累总量逐步增加,但雄株的积累总量的增加却不显著。可见,青杨雄株在面源水平铅污染条件下的抗性和耐受性优于雌株;雌雄青杨对土壤铅污染有不同的适应策略,雌株对铅的积累策略是其生物量下降以及营养平衡受到影响的主要原因,雄株对铅低吸收的策略使其更适应在铅污染区域生长。     

基于形态学及生理学的黄檗性别差异研究

为了探究黄檗雌雄植株的形态学及生理学差异,对黄檗成树雌雄植株的形态学、叶片抗氧化防御酶活性及内源激素含量等指标开展对比研究,结果表明：黄檗雌雄植株形态存在显著差异,雌株叶宽比雄株大1.66±0.148 cm（P<0.05）、雌株枝间夹角比雄株大17.5±1.21°（P<0.001）;雌雄株叶片颜色存在差异,但叶绿素含量差异不显著;黄檗雌雄株超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶活性（CAT）酶活性存在显著差异,CAT酶活性在7月最高,雌株含量大雄株;POD酶活性6月含量最高,雄株大于雌株;SOD酶活性8月最高,雄株大于雌株。内源激素赤霉素（GA3）含量雄株大于雌株;吲哚乙酸（IAA）含量为雌株大于雄株;玉米素（ZA）含量为雄株大于雌株,差异显著（P<0.05）;内源脱落酸（ABA）性别间无显著差异。黄檗雌雄植株在形态及生理学等指标上存在一定差异,说明黄檗雌雄植株为维持自身生长需要,在形态和生理方面都做出不同调整以适应生存环境。     

小五台山青杨雌雄植株树轮生长特性及其对气候变化的响应差异

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。     

Gender-specific characteristics of tree-ring growth and differential responses to climate change in the dioecious tree Populus cathayana in Xiaowutai Mountains,China

近年来逆境导致植物雌雄幼苗的生长出现差异被许多控制实验所证实, 而有关气候变化对雌雄异株植物成树生长的潜在影响尚未引起人们广泛的关注。为进一步揭示气候变化对雌雄植株树木径向和密度生长的不同影响, 该文通过树轮生态学的研究方法, 选择小五台山天然青杨(Populus cathayana)种群为研究对象, 对青杨雌雄植株近30年(1982-2011)的树轮生长特性及其与气候的相关性进行了分析。结果显示: 1)在近30年当地气温不断升高的气候条件下, 雌株的年轮最大密度和晚材平均密度均高于雄株(p < 0.05), 但雌雄植株的径向生长无显著差异; 2)雌雄植株年轮最大密度和宽度差值年表的变化趋势具有一致性, 但在年轮最大密度差值年表的变化上雄株波动幅度大于雌株; 3)青杨雌雄植株年轮密度差值年表对温度响应的月份明显不同。雌株年轮最大密度与当年8月的月平均最高气温显著正相关, 而雄株年轮最大密度与当年1月和4月的气温负相关; 4)生长季前的气候变化对青杨雌雄植株的径向生长均有明显的限制作用。此外, 当年6月的高温对于早材生长的限制作用特别明显。上述结果表明, 雌雄异株植物在树木年轮生长方面对全球气候变暖可能具有不同的响应机制, 雌株比雄株更侧重于密度生长。     

涝渍胁迫对入侵植物白花鬼针草及其本地近缘种金盏银盘生长和生理特性的影响

[目的]揭示涝渍胁迫下白花鬼针草与其本地近缘种金盏银盘的生长和生理特性差异。[方法]研究对照和涝渍胁迫下白花鬼针草和金盏银盘株高、新生不定根数目、净光合速率（P_n）、总生物量、相对生长速率、叶面积等生长和生理指标的变化。[结果]涝渍胁迫后入侵植物白花鬼针草比本地种金盏银盘保持了更高的株高、新生不定根数目和P_n（P<0.01）,更高的总生物量、相对生长速率、根生物量、茎生物量、叶生物量、叶面积（P<0.05）。涝渍胁迫10 d内,白花鬼针草根系活力和光系统II最大光量子产量显著高于金盏银盘（P<0.05）,涝渍胁迫20 d后2物种的2个参数趋于一致,这些结果表明涝渍对白花鬼针草生长的负面影响较小。涝渍胁迫前期更快的不定根生长速度和更高的根系脱氢酶活力可缓解涝渍对白花鬼针草的胁迫,减少了涝渍对光合系统的破坏,使其保持更高的P_n,从而有助于白花鬼针草保持更高的生长速率,是白花鬼针草耐受涝渍的生理机制。[结论]与本地近缘种金盏银盘相比,短期涝渍可使入侵植物白花鬼针草形成生长优势,华南地区雨季短期集中降水所形成的土壤涝渍有利于白花鬼针草的入侵。全球气候变化造成的降水不平衡性可能会加剧白花鬼针草在华南地区的入侵。     

Sex-Related Responses of Populus cathayana Shoots and Roots to AM Fungi and Drought Stress

We investigated the impact of drought and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi on the morphological structure and physiological function of shoots and roots of male and female seedlings of the dioecious plant Populus cathayana Rehder. Pot-grown seedlings were subjected to well watered or water-limiting conditions (drought) and were grown in soil that was either inoculated or not inoculated with the AM fungus Rhizophagus intraradices. No significant differences were found in the infection rates between the two sexes. Drought decreased root and shoot growth, biomass and root morphological characteristics, whereas superoxide radical (O₂–) and hydrogen peroxide content, peroxidase (POD) activity, malondialdehyde (MDA) concentration and proline content were significantly enhanced in both sexes. Male plants that formed an AM fungal symbiosis showed a significant increase in shoot and root morphological growth, increased proline content of leaves and roots, and increased POD activity in roots under both watering regimes; however, MDA concentration in the roots decreased. By contrast, AM fungi either had no effect or a slight negative effect on the shoot and root growth of female plants, with lower root biomass, total biomass and root/shoot ration under drought. In females, MDA concentration increased in leaves and roots under both watering regimes, and the proline content and POD activity of roots increased under drought conditions; however, POD activity significantly decreased under well-watered conditions. These findings suggest that AM fungi enhanced the tolerance of male plants to drought by improving shoot and root growth, biomass and the antioxidant system. Further investigation is needed to unravel the complex effects of AM fungi on the growth and antioxidant system of female plants.     

羌塘高原降水梯度植物叶片、根系性状变异和生态适应对策

叶片和根系是植物获取资源的最重要的器官,其性状随环境梯度的变化反映了植物光合碳获取和水分与养分的吸收能力及其对环境变化适应的生态对策。羌塘高原降水梯度带高寒草地群落叶片和根系成对性状关系研究不仅能揭示环境梯度对植物性状的塑造作用,也可为理解寒、旱和贫瘠等极端环境下植物的适应策略提供依据。为此,选择3组具有代表性的叶片和根系成对性状:比叶面积(SLA)和比根长(SRL);单位质量叶氮含量(LN_(mass))和单位质量根氮含量(RN_(mass));单位面积叶氮含量(LN_(area))和单位长度根氮含量(RN_(length)),分析不同优势植物地上、地下成对性状变异特征及其与环境因子的关系,探讨植物性状对高寒生态系统水分和养分限制因素的适应策略。研究表明,区域气候和土壤环境导致的叶片性状变异大于根系性状的变异,干旱端的植物既具有高的SRL,又具有高的叶片和根系的养分含量(LN_(mass),LN_(area)和RN_(mass))。SLA-SRL、LN_(mass)-RN_(mass)、LN_(area)-RN_(length)均表现为权衡关系,在干旱端(年降雨量MAP 400 mm)的高寒草原、荒漠草原和极湿润端(MAP 600 mm)的高寒草甸这种权衡关系更为明显,而中间区域(400 MAP 600 mm)的高寒草甸养分和水分限制不是很强烈,叶片和根系性状更多地表现出协同关系。从植物功能类群来看,苔草和禾草类植物叶片和根系成对性状之间具有更强烈的权衡关系。干旱端植物通过增加SRL和叶片、根系养分含量来提高水分和养分的吸收能力,同时通过叶片高的氮含量提高光合碳获取能力,保障了根系生长的物质来源,表现出地上和地下同时投入的策略。干旱端植物保持较高的养分含量是抵御和适应严酷的寒、旱和贫瘠的环境胁迫的重要策略。而在湿润端植物则采取增加SLA,维持地上光合生产力的生态策略。     

涝渍对3个树种生长、组织孔隙度和渗漏氧的影响

为了了解落羽杉(Taxodium distichum)、乌桕(Sapium sebiferum)和美国山核桃(Carya illinoensis)等树种的耐涝机制, 采用盆栽模拟涝渍环境的试验方法, 设置了淹水、渍水和对照3个处理, 测定了一年生落羽杉、乌桕和美国山核桃实生苗的生长、组织孔隙度、根氧消耗等指标。结果表明, 涝渍处理抑制了落羽杉、乌桕和美国山核桃的生物量和生物量增量(渍水处理下落羽杉的生长得到了促进), 增加了3树种的根冠比, 从生物量和生物量增量下降幅度来评价, 落羽杉的耐涝性最强, 其次为美国山核桃。淹水和渍水处理下, 落羽杉、乌桕和美国山核桃的根、茎和叶中的组织孔隙度显著增加, 且随着处理时间的延长, 各器官的组织孔隙度有增加的趋势, 3个树种中, 落羽杉的根、茎和叶中的组织孔隙度均较其他2个树种高。淹水和渍水处理下, 移除茎明显增加了落羽杉、美国山核桃和乌桕的根的氧消耗, 表明涝渍处理增强了O₂在3个树种体内的运输并通过根系扩散到涝渍土壤中的能力, 并且随着处理时间的延长, 3个树种体内运输O₂并扩散到土壤中的能力有逐渐增强的趋势。因此, 涝渍环境总体上抑制了落羽杉、乌桕和美国山核桃等树种的生长, 但各树种为了适应这种生长环境, 形成了大量的通气组织, 从而导致各器官组织孔隙度的增加, 增强了O₂通过植物体运输到根系并扩散到土壤中的能力, 解决了根系及根际缺氧的矛盾。     

ALA Pretreatment Improves Waterlogging Tolerance of Fig Plants

5-aminolevulinic acid (ALA), a natural and environmentally friendly plant growth regulator, can improve plant tolerance to various environmental stresses. However, whether ALA can improve plant waterlogging tolerance is unknown. Here, we investigated the effects of ALA pretreatment on the waterlogging-induced damage of fig (Ficus carica Linn.) plants, which often suffer from waterlogging stress. ALA pretreatment significantly alleviated stress-induced morphological damage, increased leaf relative water content (RWC), and reduced leaf superoxide anion (O2⋅¯) production rate and malonaldehyde (MDA) content in fig leaves, indicating ALA mitigates waterlogging stress of fig plants. We further demonstrated that ALA pretreatment largely promoted leaf chlorophyll content, photosynthetic electron transfer ability, and photosynthetic performance index, indicating ALA significantly improves plant photosynthetic efficiency under waterlogging stress. Moreover, ALA pretreatment significantly increased activities of leaf superoxide dismutase (SOD) and peroxidase (POD), root vigor, and activities of root alcohol dehydrogenase (ADH), and lactate dehydrogenase (LDH), indicating ALA also significantly improves antioxidant ability and root function of fig plants under waterlogging stress. Taken together, ALA pretreatment improves waterlogging tolerance of fig plants significantly, and the promoted root respiration, leaf photosynthesis, and antioxidant ability may contribute greatly to this improvement. Our data firstly shows that ALA can improve plant waterlogging tolerance.     

The influence of soil drought and partial waterlogging on water relations of Gmelina arborea seedlings

Summary Stomatal conductance of unstrossed, soil drought, and previously drought (predrought) Gmelina arborea seedlings increased in the morning and decreased before or immediately after midday. In the unstressed and predrought seedlings, leaf water potential decreased with increases in transpiration. In soil drought seedlings, there was some evidence of decreased hydraulic conductivity from soil to the plant, as indicated by the shape in the slope of the water potential/transpiration relationship. Root growth of drought plants was greater than in their unstressed counterparts at the lowest soil segment of a pot. The partial recovery of predrought seedlings was attributed to this subtantial root growth in the lowest soil segment.In the second experiment, Gmelina arborea seedlings were partially waterlogged, by flooding the polyethylene bag to half its length, for a period of 23 days. Waterlogging induced stomatal closure and reduction in leaf water potential but there was some evidence of tolerance to waterlogging towards the end of treatment. Root growth, shoot and root dry weights were slightly reduced below those of controls. After 9 days of waterlogging, adventitious roots began to form which correlated with depletion of soluble sugars in the shoot but with an increase in the roots.It is suggested that the tolerance of Gmelina plants to either soil drought or waterlogging may partly be due to partitioning of the soluble sugars from shoot to roots for production of roots and formation of adventitious roots respectively which are likely to enhance the flow of water from the soils to the plant. Therefore the plant response is very similar under conditions of increased deficits and surplus of soil water.     

不同水分胁迫对绵毛水苏幼苗形态和生理特性的影响

以绵毛水苏幼苗为试材,以正常供水为对照,研究不同水分胁迫(淹水、渍水、中度干旱、重度干旱)对绵毛水苏形态和生理指标的影响。结果表明:(1)绵毛水苏植株在淹水处理3d后外围叶片坏死,根系死亡,但茎基部有不定根萌生;渍水处理植株地上部始终无明显变化,但部分根系根尖变褐色;干旱处理7d时叶片萎蔫,且重度干旱处理叶片萎蔫程度大于中度干旱。胁迫解除后,除淹水处理在第13天恢复生长外,其余处理均在第2天恢复正常生长。(2)绵毛水苏叶片含水量和根系活力在淹水处理下显著降低,在渍水处理下无明显变化;在干旱胁迫下,叶片含水量迅速下降,而根系活力升高。(3)在各水分胁迫条件下,绵毛水苏植株叶、根的相对电导率和MDA含量均较对照显著升高,且根部受损程度均重于叶片,其中淹水胁迫受损最严重。(4)淹水处理叶片可溶性蛋白含量下降,可溶性糖、游离脯氨酸持续积累;渍水和干旱处理叶和根的可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸均升高。研究认为,绵毛水苏具有较强的渗透调节能力,在渍水和干旱胁迫解除后迅速缓解膜质过氧化伤害,恢复正常生长;绵毛水苏虽不能在长时间淹水条件下生长,但可在渍水条件下正常生长,且能忍受干旱胁迫,可应用于滨水消落带等水分变化较大的区域。     

三峡库区岸生植物秋华柳对水淹的光合和生长响应

为阐明三峡库区岸生植物秋华柳(Salix variegata)对水淹的耐受机制,模拟三峡库区消落带水淹发生的情况,研究了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合和生长特性。实验设置了对照(不进行水淹,常规供水管理)、水淹根部(植株置于水中,植株地下部分被淹没)、水下0.5 m(植株置于水中,植株顶部在水面下0.5 m)和水下2 m(植株置于水中,植株顶部在水面下2 m)4个不同的水淹深度和0、10、20、40、60和90 d 6个不同的水淹时间处理,并测定了在不同水淹时间和水淹深度处理下秋华柳的光合作用、叶绿素荧光和生长。研究结果发现:随着水淹时间的延长,对照和水淹根部植株都具有高的净光合速率、表观量子效率和羧化效率。水淹40 d后,相同水淹深度处理秋华柳植株的净光合速率显著高于耐水湿环境的垂柳(Salix babylonica)(p<0.05)。水淹90 d后,全淹处理植株的光合能力较对照有显著的下降(p<0.05),对照、水下0.5 m和水下2 m植株的净光合速率分别为13.2、10.1和8.05 μmol·m^-2·s^-1,同时全淹植株PSII的最大光化学效率也有一定程度的下降,显著低于对照和水淹根部处理的植株(p<0.05)。水淹40、60和90 d后,全淹植株的胞间CO₂浓度都高于对照和水淹根部植株。随着水淹时间的增加,水淹根部植株不定根数量不断增加,而全淹植株只有极少量的不定根产生。水淹根部植株的主茎长的增量、分枝数的增量、主茎新生叶片数、根生物量的积累和总生物量的积累都高于全淹植株,全淹植株在水淹过程中,其主茎长、分枝数、主茎新叶数、根生物量和总生物量都有增加,同时其凋落叶片较多。水淹90 d后,秋华柳植株的存活率为100%。研究结果表明,秋华柳在经过较长时间的水淹后,表现出较强的光合和生长适应性,可以考虑将秋华柳列为三峡库区消落带植被构建的物种之一。     

Sex-specific responses of Populus cathayana to drought and elevated temperatures

Dioecious plant species represent an important component of terrestrial ecosystems. Yet, little is known about sex-specific responses to drought and elevated temperatures. Populus cathayana Rehd, which is a dioecious, deciduous tree species, widely distributed in the northern, central and southwestern regions of China, was employed as a model species in our study. In closed-top chamber experiments, sex-specific morphological, physiological and biochemical responses of P. cathayana to drought and different elevated temperatures were investigated. Compared with the controls, drought significantly decreased the growth and the net photosynthesis rate (A), and increased the intrinsic water use efficiency (WUE(i)), carbon isotope composition (delta13C), and the malondialdehyde (MDA) and abscisic acid (ABA) contents in droughted plants. In contrast, elevated temperatures significantly promoted the growth and the A, but decreased the WUE(i), delta13C, MDA and ABA contents in well-watered individuals. When compared with males, elevated temperatures induced well-watered females to express a greater increase in the height growth (HG), basal diameter (BD), leaf area (LA), total number of leaves (TNL), dry matter accumulation (DMA) and specific leaf area (SLA), and a lower decrease in the A value, transpiration (E), stomatal conductance (g(s)), MDA and ABA contents, while elevated temperatures induced drought-stressed females to exhibit lower values of HG, BD, LA, TNL, DMA, A, E, g(s) and the intercellular CO2 concentration (C(i)), and higher levels of SLA, WUE(i), delta13C, MDA and ABA contents. Our results indicated that the female individuals of P. cathayana are more responsive and suffer from greater negative effects than do males when grown under environments with increased drought stress and elevated temperature.