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相似文献
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1.
干旱下植物气孔运动的调控   总被引:13,自引:1,他引:12  
概述了植物气孔对大气干旱和土壤干旱的反应,认为植物气孔对大气干旱的反应并不是一种反馈机制;并就干旱条件下植物气孔运动的水力学和化学信号调控机制进行了简要论述,认为虽然化学信号调控干旱下气孔运动更为广泛,但ABA不是唯一的化学信号,水分关系影响了信号的产生、运转和气孔对信号的敏感性,干旱条件下水力学和化学信号共同调控着植物的气孔运动。  相似文献   

2.
赵翔  李娜  王棚涛  张骁 《生命科学》2011,(1):115-120
干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸(abscisic acid,ABA)生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢(hydrogenperoxide,H2O2)、一氧化氮(nitric oxide,NO)以及Ca2+等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。  相似文献   

3.
树干液流对环境变化响应研究进展   总被引:4,自引:0,他引:4  
张雷  孙鹏森  刘世荣 《生态学报》2009,29(10):5600-5610
随着大气中CO2浓度和其它温室气体的上升,预计全球和区域尺度的温度会增加,由于增温导致地球上一些地区降水增加,一些地区可能面临干旱的加剧.要分析气候、环境变化对植被的影响,需要深入了解植被和大气之间能量、水汽和CO2交换,蒸腾是这个交换过程的一个重要组成部分,是水分和能量离开森林生态系统的主要途径.目前,树干液流测定技术已经发展得比较成熟,能比较可靠的估计整树蒸腾,逐步被应用于研究树木水分利用对环境变化的响应.介绍比较成熟的树木(林分)蒸腾估算方法,就树木(林分)水分利用对环境变化响应研究中的几个热点问题进行了总结:(1) 大气中CO2浓度升高对树木水分利用、气孔导度和冠层结构的影响,环境条件决定树木水分利用对CO2的响应幅度.(2) 树木蒸腾对降雨的响应类型,降雨格局改变导致的土壤干旱对林分蒸腾的影响.(3) 树体储存水的生理意义.随着液流技术的发展和推广,其作为一种科学研究的技术与手段将会受到更多学者的重视,也必将推进树木水分利用对环境变化响应的研究.  相似文献   

4.
研究了不同土壤氮和土壤水分条件下,大气CO2浓度升高对春小麦光合作用、气孔导度、蒸散和水分利用效率的影响。结果表明,CO2浓度升高,干旱处理的春小麦(Triticum aestivum L.)叶片光合作用速率幅度增加大于湿润处理,随着氮肥用量增加光合速率相应增加,而不施氮脂增加有限;干旱处理气孔导度幅度减少大于湿润处理,不施氮肥的大于氮肥充足的CO2浓度升高,干旱处理的蒸散量减少比湿润处理多,不施氮肥的蒸散量减少较为明显;但干旱处理单叶WUE增加大于湿润处理;随着氮肥用量增加,冠层WUE提高,而不施氮肥的冠层WUE最低。因而CO2浓度升高、光合速率增加和蒸散量减少会减缓干旱的不利影响,增强作物对干旱胁迫的抵御能力。  相似文献   

5.
统计了狭叶山黄麻(Trema angustifolia BL.)和光叶山黄麻(Trema cannabina Lour)腊叶标本在近一世纪里的气孔密度,并利用叶中δ^13C值推算了它们在这段时期的潜在水分利用率。结果表明,从20世纪20年代到90年代,狭叶山黄麻和光叶山黄麻的气孔密度分别降低28.1%和40.0%;潜在水分利用率分别增加19.5%和42.2%。相关分析表明,在这70年里,两种植物的气孔密度与大气CO2浓度显著负相关,而它们的潜在水分利用率与大气CO2浓度成显著正相关。  相似文献   

6.
植物水分传输过程中的调控机制研究进展   总被引:2,自引:0,他引:2  
杨启良  张富仓  刘小刚  王玺  张楠  戈振扬 《生态学报》2011,31(15):4427-4436
农田土壤水分的转化利用与调控是以土壤-植物-大气连续体(SPAC)为基础,以植物为核心,其中水分在植物体内的传输与调控研究一直是国际学术研究的前沿性热点课题。本文概述了植物水分传输的驱动力和传输途径,重点从植物的气孔调节、水容调节、渗透调节、水孔蛋白调节、贮水调节、气穴和栓塞调节等方面综述了植物水分传输过程中的调控机制研究进展。通过对植物存在优化调控水分平衡的潜在能力的研究,不仅可充实SPAC系统水分传输理论,而且有助于明确植物对环境的适应机制和高效用水的潜力及其节水调控的效应,对指导干旱半干旱地区农业生产提供理论依据。  相似文献   

7.
气孔参数与大气CO2浓度的相关性及其影响因素   总被引:5,自引:0,他引:5  
通常认为气孔参数(气孔密度和气孔指数)和大气CO2浓度有负相关关系,但不是每种植物的气孔参数都与CO2浓度的变化有负相关关系,气孔参数对大气CO2浓度的显著反应也只在一定的CO2浓度范围内发生。大气CO2浓度是影响气孔参数变化的主要因素,同时温度、水分的供应和光照条件等其它环境因素也影响气孔参数。CO2浓度和光照条件主要影响气孔发生,而其它环境因素主要影响叶片表皮细胞的大小。气孔指数部分消除了表皮细胞大小带来的影响,用气孔指数指示大气CO2浓度比用气孔密度指示更为可靠。  相似文献   

8.
植物叶片气孔性状变异的影响因素及研究方法   总被引:3,自引:0,他引:3  
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,在全球水和碳循环中发挥着重要作用.植物的气孔性状包括气孔密度、气孔形状和大小、气孔指数等,是植物在进化过程中对外界环境因子长期适应的结果,并对环境因子变化表现出高度的敏感性.本文评述了国内外近30年来植物气孔性状与大气CO2浓度、温度、水分、光照等环境因素的关系研究的主要方法和成果,展望了今后植物气孔性状对气候变化响应的主要研究方向.  相似文献   

9.
28种园林植物对大气CO2浓度增加的生理生态反应   总被引:6,自引:0,他引:6  
通过对28种园林植物在不同CO2浓度水平下的气体交换参数的观测,分析了净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率等生理生态指标的变化趋势与规律.结果表明,所测植物净光合速率和水分利用效率随CO2浓度升高而线性增加,但不同植物种类对高CO2浓度的反应存在较大差异.气孔导度和蒸腾速率与CO2浓度呈线性负相关关系.当CO2浓度倍增(350~700 μmol·mol-1)时,28种园林植物净光合速率平均提高31.2%,气孔导度降低16.5%,蒸腾速率下降11.7%,而水分利用效率则提高了49.2%.不同光合途径的植物净光合速率和水分利用效率受CO2浓度增加的影响程度为C3植物较大,C4植物较小, CAM植物介于两者之间.对不同生活型植物而言,影响程度则为草本C3植物较大,乔木C3植物较小,灌木C3植物居于两者之间.  相似文献   

10.
 在人工控制光照强度和CO2浓度条件下,测量了禾本科C4植物狗尾草(Setaria viridis)的光合速率(Pn),蒸腾速率(Tr),胞间CO2浓度(Ci),气孔导度(Gs)和叶面饱和水汽压亏缺(Vpdl)对不同模拟光辐射(SPR)强度与CO2浓度的响应。结果表明:Pn, Tr 及Gs均随SPR的升高而增大,增幅趋缓,最终趋于动态平衡。SPR增强的起始阶段,水分利用率(WUE)逐渐增大,在SPR为1200 μmol·m-2·s-1时达到最大值,然后逐渐降低。Ci与Vpdl则随SPR的增强而减小,SPR高于600 μmol·m-2·s-1之后,两者均达到平衡状态。CO2浓度从300增至600 μmol·mol-1的过程中,狗尾草Pn逐渐增大,从600增至1 000 μmol·mol-1过程中,其Pn逐渐降低。Ci、Vpdl和WUE随CO2浓度的升高而增大,Gs和Tr则随CO2浓度的升高而减小。即禾本科一年生C4植物的光合作用对CO2浓度升高响应不敏感,水分蒸腾消耗的减少和WUE的提高对CO2浓度升高的响应极显著。可见,CO2浓度升高对C4植物光合作用的直接促进作用有限,但是却能从提高现有水分利用效率途径促进植物的第一性生产。  相似文献   

11.
在干旱胁迫伴随大气CO2浓度以及升高的CO2浓度(加倍)条件下,以过量表达番茄类囊体膜抗坏血酸过氧化物酶基因(StAPX)的转基因番茄为试材,探明干旱胁迫TCO2浓度升高对转基因及其野生型番茄植株清除活性氧及耐旱能力的影响。结果表明:升高的CO2浓度明显增加了干旱胁迫下植物的光合水平;升高的CO2浓度明显降低了干旱导致的植物体内H2O2.和O2的积累,影响了干旱胁迫下番茄植株的水.水循环系统的活性氧清除酶活性和小分子抗氧化物质含量;干旱胁迫下即使伴随升高的CO2浓度,测试番茄植株体内的渗透调节物质含量变化也不太明显;升高的CO2浓度明显降低了干旱胁迫下的植物细胞膜伤害程度;干旱胁迫下,升高的CO2浓度对转基因番茄株系比对野生型植株的影响更加明显。结果证明干旱逆境下,升高的CO2浓度能够在一定程度上进一步提高转基因番茄植株的耐旱性。  相似文献   

12.
Our understanding of the effects of elevated atmospheric CO2, singly and In combination with other environmental changes,on plant-soil interactions is incomplete. Elevated CO2 effects on C4 plants, though smaller than on C3 species, are mediated mostly via decreased stomatal conductance and thus water loss. Therefore, we characterized the interactive effect of elevated CO2 and drought on soil microbial communities associated with a dominant C4 prairie grass, Andropogon gerardii Vitman. Elevated CO2 and drought both affected resources available to the soil microbial community. For example, elevated CO2 increased the soil C:N ratio and water content during drought, whereas drought alone decreased both. Drought significantly decreased soil microbial biomass. In contrast, elevated COz increased biomass while ameliorating biomass decreases that were induced under drought. Total and active direct bacterial counts and carbon substrate use (overall use and number of used sources) increased significantly under elevated CO2. Denaturing gradient gel electrophoresis analysis revealed that drought and elevated CO2, singly and combined, did not affect the soil bacteria community structure.We conclude that elevated CO2 alone increased bacterial abundance and microbial activity and carbon use, probably in response to increased root exudation. Elevated CO2 also limited drought-related impacts on microbial activity and biomass,which likely resulted from decreased plant water use under elevated CO2. These are among the first results showing that elevated CO2 and drought work in opposition to modulate plant-associated soil-bacteria responses,which should then Influence soil resources and plant and ecosystem function.  相似文献   

13.
Long-term exposure of plants to elevated [CO2] leads to a number of growth and physiological effects, many of which are interpreted in the context of ameliorating the negative impacts of drought. However, despite considerable study, a clear picture in terms of the influence of elevated [CO2] on plant water relations and the role that these effects play in determining the response of plants to elevated [CO2] under water-limited conditions has been slow to emerge. In this paper, four areas of research are examined that represent critical, yet uncertain, themes related to the response of plants to elevated [CO2] and drought. These include (1) fine-root proliferation and implications for whole-plant water uptake; (2) enhanced water-use efficiency and consequences for drought tolerance; (3) reductions in stomatal conductance and impacts on leaf water potential; and (4) solute accumulation, osmotic adjustment and dehydration tolerance of leaves. A survey of the literature indicates that the growth of plants at elevated [CO2] can lead to conditions whereby plants maintain higher (less negative) leaf water potentials. The mechanisms that contribute to this effect are not fully known, although CO2-induced reductions in stomatal conductance, increases in whole-plant hydraulic conductance and osmotic adjustment may be important. Less understood are the interactive effects of elevated [CO2] and drought on fine-root production and water-use efficiency, and the contribution of these processes to plant growth in water-limited environments. Increases in water-use efficiency and reductions in water use can contribute to enhanced soil water content under elevated [CO2]. Herbaceous crops and grasslands are most responsive in this regard. The conservation of soil water at elevated [CO2] in other systems has been less studied, but in terms of maintaining growth or carbon gain during drought, the benefits of CO2-induced improvements in soil water content appear relatively minor. Nonetheless, because even small effects of elevated [CO2] on plant and soil water relations can have important implications for ecosystems, we conclude that this area of research deserves continued investigation. Future studies that focus on cellular mechanisms of plant response to elevated [CO2] and drought are needed, as are whole-plant investigations that emphasize the integration of processes throughout the soil--plant--atmosphere continuum. We suggest that the hydraulic principles that govern water transport provide an integrating framework that would allow CO2-induced changes in stomatal conductance, leaf water potential, root growth and other processes to be uniquely evaluated within the context of whole-plant hydraulic conductance and water transport efficiency.  相似文献   

14.
净生态系统生产力(net ecosystem production,NEP)是生态系统净的碳积累速率,可以指示生态系统碳汇/碳源的状态,当NEP为正值时指征生态系统为碳汇,反之则为碳源。在全球环境变化背景下,NEP已作为生态系统碳循环的核心概念被深入研究。本文以NEP为出发点,综述了5个主要非生物环境因子(水分、温度、氮沉降、大气CO2浓度增加和时空尺度)对森林生态系统NEP的影响。从文献分析表明NEP受生态系统本身性质和各环境影响因子及其之间相互作用的调控。本文最后指出,合理运用Meta分析、生态学联网研究、设计和开展长期观测、多尺度与多因子的科学试验在未来研究中的重要性和必要性,相关研究的开展将有利于全面理解和正确评估环境因子对净生态系统生产力的影响,对研究和预测全球变化对陆地生态系统碳循环的影响具有重要意义。  相似文献   

15.
Ca^2+在植物细胞对逆境反应和适应中的调节作用   总被引:3,自引:1,他引:2  
简令成  王红 《植物学通报》2008,25(3):255-267
摘要钙离子(Ca^2+)信号在植物的生长发育及其对环境的反应和适应中起着十分重要的作用。本文对Ca^2+在植物细胞对低温、干旱和盐渍化逆境的反应和适应中的调节功能作一概述,论述的主要问题包括:(1)Ca^2+的亚细胞定位与分布,细胞内Ca^2+相对低水平的稳态平衡是Ca^2+信号发生的基础:(2)Ca^2+信号的优越性及其发生与传递:(3)Ca^2+充当低温信号的传递者诱导抗寒锻炼和基因表达:(4)细胞内高水平Ca^2+持久性调控越冬木本植物的生理休眠:(5)Ca^2+对干旱、盐渍化及其渗透胁迫的调节作用;(6)Ca^2+参与气孔开关运动的调节:(7)Ca^2+参与逆境中细胞壁加厚和加固的调节。  相似文献   

16.
外来入侵种豚草对不同环境胁迫的生理响应   总被引:2,自引:0,他引:2  
豚草(Ambrosia artemisiifolia)是一种外来入侵恶性杂草,本文研究了在人工模拟的不同环境胁迫(低温、高温、干旱和积水)下豚草叶片中丙二醛(MDA)和抗氧化系统的变化。结果表明:在4种环境胁迫下MDA含量、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活力都升高;过氧化氢酶活性在高温胁迫下升高,在其他3种胁迫下活性降低;还原型谷胱甘肽含量及抗超氧阴离子自由基活性在4种胁迫下降低。说明豚草抗逆机制多样,对高温、高湿的适应强,在华南及西南各省入侵潜力较大。  相似文献   

17.
采用人为控制土壤含水量的方法对欧李进行轻度和重度干旱的处理,测定叶片的气体交换和叶绿素荧光参数的日变化。结果表明,干旱胁迫下欧李叶片净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率、气孔导度、PSII最大光化学效率、光化学量子效率显著下降,但胞间CO2浓度、非光化学猝灭系数以及叶黄素循脱环氧化状态(Z+0.5A)/(V+A+Z)和Z含量升高。两干旱处理植株的影响程度存在差异。这表明在长时间干旱条件下,欧李叶片光合作用的降低受到气孔与非气孔因素的双重影响,叶黄素循环的启动增加了胁迫条件下的热耗散能力以保护光合机构免受干旱胁迫的进一步伤害。  相似文献   

18.
利用大型环境生长箱研究了两种幼龄沙地优势灌木柠条 (Caraganaintermedia) 和羊柴 (Hedysarummon golicum) 对CO2 浓度倍增和土壤干旱交互作用的响应。CO2 浓度倍增并没有改善两种沙生灌木叶片的水分状况, 而土壤干旱使叶片的相对含水量 (RWC) 显著降低。在土壤水分充足条件下, CO2 浓度倍增促进两种沙生灌木植株生长, 在干旱条件下则主要促进根的生长, 提高根冠比。土壤干旱显著减少了植株生物量, 但相对促进了根的生长, 特别是显著提高了羊柴的根冠比。CO2 倍增使稳定性碳同位素组分 (δ13 C) 降低, 但土壤干旱使之增加。两种沙生灌木叶片与根部的δ13 C值呈极显著线性关系, 羊柴的斜率大于柠条的, 表明前者叶片与根部在光合产物分配上具有较高的生态可塑性, 这和干旱条件下羊柴的根冠比增加相关联。羊柴的“源库”调节特性反映了对土壤水分胁迫具有较高的耐性。  相似文献   

19.
Alteration in atmospheric carbon dioxide concentration and other environmental factors are the significant cues of global climate change. Environmental factors affect the most fundamental biological process including photosynthesis and different metabolic pathways. The feeding of the rapidly growing world population is another challenge which imposes pressure to improve productivity and quality of the existing crops. C4 plants are considered the most productive, containing lower photorespiration, and higher water-use & N-assimilation efficiencies, compared to C3 plants. Besides, the C4-photosynthetic genes not only play an important role in carbon assimilation but also modulate abiotic stresses. In this review, fundamental three metabolic processes (C4, C3, and CAM) of carbon dioxide assimilation, the evolution of C4-photosynthetic genes, effect of elevated CO2 on photosynthesis, and overexpression of C4-photosynthetic genes for higher photosynthesis were discussed. Kranz-anatomy is considered an essential prerequisite for the terrestrial C4 carbon assimilation, but single-celled C4 plant species changed this well-established paradigm. C4 plants are insensitive to an elevated CO2 stress condition but performed better under stress conditions. Overexpression of essential C4-photosynthetic genes such as PEPC, PPDK, and NADP-ME in C3 plants like Arabidopsis, tobacco, rice, wheat, and potato not only improved photosynthesis but also provided tolerance to various environmental stresses, especially drought. The review provides useful information for sustainable productivity and yield under elevated CO2 environment, which to be explored further for CO2 assimilation and also abiotic stress tolerance. Additionally, it provides a better understanding to explore C4-photosynthetic gene(s) to cope with global warming and prospective adverse climatic changes.  相似文献   

20.
土壤干旱条件下保水剂对多年生黑麦草光合特性的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
以多年生黑麦草(Lolium perenne Linn.)为研究对象,对土壤干旱条件下(土壤含水量12.6%、10.5%、8.4%和6.3%)使用保水剂后叶片光合特性的动态变化进行了分析。结果显示:随土壤含水量的降低和胁迫时间(12d)的延长,多年生黑麦草叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和光能利用效率(LUE)呈逐渐下降的趋势;随土壤含水量的降低,胞间CO2浓度(Ci)逐渐升高、瞬时水分利用效率(WUE)逐渐降低,但随胁迫时间的延长Ci和WUE则呈现不同的变化趋势;总体上,在土壤含水量不同的条件下及不同的胁迫时间各指标均有显著差异(P〈0.05)。与未添加保水剂的各处理组相比,添加质量分数2%保水剂后多年生黑麦草叶片的Pn、Gs、WUE和LUE值均增大,而Ci和Tr值则降低,差异达显著水平(P〈0.05)。研究结果表明:合理使用保水剂能提高多年生黑麦草叶片的光合能力以及土壤的保水能力,增强多年生黑麦草对干旱环境的适应性。  相似文献   

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