陆地生态系统植物的氮源及氮素吸收

氮是植物生长发育所必需的营养元素,也是其主要的限制因子之一.陆地生态系统植物所需氮的来源及植物对氮素的吸收利用均受控于其种类和生长环境.环境条件的改变,一方面可能改变植物生长区原有氮的形态、浓度、赋存方式等,从而改变氮对植物的供给状况;另一方面可能引起植物生长区土壤质量、水分利用状况、光照等的改变,从而产生耦合现象,直接影响植物的生理生态特性,使植物对氮素的吸收利用发生改变,导致植物生长区的种群类型及物种多样性发生改变,并直接影响到生态系统的功能及演替.本文主要对陆地生态系统中高等植物生长发育所需氮素的来源及植物对氮素吸收利用过程中的影响因素进行了综述和讨论,并结合国内外在该领域的研究现状对其研究前景进行了展望.     

植物干旱胁迫下水分代谢、碳饥饿与死亡机理

植物在生长发育过程中受众多环境因子共同作用。随着全球气候变化,气温升高、降水量下降等问题频繁出现。目前气象学家一致预测未来环境变暖会使干旱更加频繁剧烈,这一环境改变使植物死亡更加严重。植物在水分胁迫、特别是干旱胁迫条件下,体内水分代谢与碳代谢会发生失衡现象:光合速率降低、蒸腾速率降低,带来生长降低;为维持植物新陈代谢,植物呼吸作用必然下调。在长期干旱胁迫条件下植物体内碳水化合物储存发生失衡现象,这种失衡使植物陷入碳饥饿现象。另外,由于水分失衡而出现的木质部栓塞和空穴会进一步加剧水分运输障碍,而修复空穴则需要大量非结构性碳水化合物(NSC),这使植物陷入两难选择。总结了植物干旱胁迫下,碳饥饿与水分代谢、植物死亡关系的相关研究,对未来的研究方向和重点提出建议,以期对未来的植物死亡研究提供帮助。     

蛋白质组学在植物水分胁迫应答中的应用研究进展

水分胁迫是影响植物生长发育的主要生长因子。通过蛋白质组学技术可对水分胁迫下植物差异变化的蛋白和基因进行挖掘,在研究植物抗旱生理机制方面意义重大。总结了植物蛋白质组学的基本方法与关键技术,同时从光合与碳代谢相关蛋白、抗氧化系统、渗透调节蛋白、热激蛋白、胚胎发育晚期丰富蛋白、转录因子等方面综述了近几年国际上在植物水分胁迫蛋白质组研究方面的进展,并展望了今后蛋白质组学技术发展的方向。     

克隆植物的水分生理整合及其生态效应

水分生理整合是克隆植物生理整合过程中非常重要的一部分,是克隆植物生长发育和生态适应过程中的重要机制之一。本文主要从理论上对克隆植物水分生理整合的存在性、方向性、整合的程度、范围及其与克隆植物的功能分工、表型可塑性和觅养行为、风险分摊等行为表现的关系进行了深入分析,并对迄今有关克隆植物水分整合的最新研究进展和研究方法进行了系统总结和评述。提出克隆植物的水分生理整合包括水平和垂直两个方向,而水力提降为垂直方向的水分生理整合提供了一个重要途径。认为在今后,应加强对克隆植物水分生理整合的精确定量化研究,同时,应运用生态学、生理学、生物化学及分子生物学等方法,综合深入地研究克隆植物水分整合的机理。     

植物水分利用策略研究进展

水分是影响植物生长发育的重要因子之一。地球上大多数生态系统中的植物都会经历一个降水相对稀少的干旱季节,植物在不同的季节与不同的生态系统中究竟如何利用水分,利用哪些水分去获得生存,成为一个人们关注的问题。在过去的20年,稳定同位素技术在植物生态学中的应用得到了稳定长足的发展。因为陆地植物(少数排盐种类除外)在水分吸收过程中不发生同位素分馏,因此可以利用δD与δ18O数据进行水分获取方式的研究。对植物木质部水分以及其潜在水源的稳定同位素进行分析,并参考土壤水势、叶片水势、土壤含水量等数据,同时运用二元或三元混合模型,可以定量确定植物的水分利用来源。大量的研究表明,不同功能型、生长阶段、季节的植物以及不同物种往往具有不同的水分利用策略。     

植物管状细胞栓塞后的重新充注研究进展

在植物吸收水分以后 ,水分运输对于植物正常的生长发育是非常重要的。在干旱和冬季反复冻融循环以后 ,植物体内的管状细胞容易充满水蒸气和空气 ,形成腔隙和栓塞。腔隙和栓塞的形成对水分在植物体内的运输造成了很大的障碍 ,从而影响了植物的生长与发育。当植物重新获得水分时 ,已形成腔隙和栓塞的管状细胞的重新充注能使一部分管状细胞的输水功能得到恢复 ,从而保证了一些器官的生理功能的正常进行。近些年来 ,人们对植物管状细胞的重新充注涉及到的许多植物组织和生理过程进行深入的研究 ,并提出了各种机理。鉴于植物管状细胞形成栓塞后重新充注对植物水分运输的重要生理作用 ,本文对重新充注的许多机理进行了综合评述     

植物管状细胞栓塞后的重新充注研究进展

在植物吸收水分以后,水分运输对于植物正常的生长发育是非常重要的。在干旱和冬季反复冻融循环以后,植物体内的管状细胞容易充满水蒸气和空气,形成腔 隙和栓塞。腔隙和栓塞的形成对水分在植物体内的运输造成了很大的障碍,从而影响了植物的生长与发育。当植物重新获得水分时,已形成腔隙和栓塞的管状细胞的重新充注能使一部分管状细胞的输水功能得到恢复,从而保证了一些器官的生理功能的正常进行。近些年来,人们对植物管状细胞的重新充注涉及到的许多植物组织和生理过程进行深入的研究,并提出了各种机理。鉴于植物管状细胞形成栓塞后重新充注对植物水分运输的重要生理作用,本文对重新充注的许多机理进行了综合评述。     

湿地植物与丛枝菌根真菌(AMF)相互关系的研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是湿地植物主要共生菌之一,在湿地生态系统中具有重要的作用.本文就近年来AMF对湿地植物的营养物质吸收、生长发育、抗逆境胁迫和抗污染能力等的作用,湿地植物、水分、季节、土壤理化性质因素对根际AMF的多样性、侵染能力、空间分布、生长发育、孢子密度的影响,以及植物与AMF之间相互作用关系的研究进展进行综述.     

水分胁迫对植物与植食性昆虫互作的影响

水分作为一种重要的环境因子,对陆地生物生长发育有着至关重要的作用。随着全球气候变暖,异常天气频发,水分胁迫也成为了影响农作物及其害虫生长发育的重要逆境胁迫。本文从水分胁迫对植食性昆虫的直接和间接影响进行阐述:从湿度、降雨量和土壤含水量角度讨论了水分胁迫对昆虫的直接影响;从水分影响植物和天敌角度,讨论了水分胁迫对植物-植食者性昆虫-天敌三营养阶层互作的间接影响,以期为理解农业害虫发生机制及其可持续治理决策提供研究信息和理论参考。     

核磁共振技术在土壤-植物-大气连续体研究中的应用

植物体内的水分状态与传输过程是土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输理论的核心内容,也是研究植物水分利用与调控的基础.植物体内水分的传输过程受外界环境影响较大,植物需要通过对体内水分状态的适当调整来适应环境变化和维持自身的生长发育.由于蒸发通量、压力室、高压流速仪、热脉冲等传统检测方法往往会对植株造成破坏和损伤,因此难以准确反映和定量描述植物体内水分传输的真实过程.核磁共振技术(NMR)由于其无损、非侵入的特点,在植物水分分布和传输相关研究中日益得到关注.本文概述了NMR在检测植物体内水分分布、传输以及含量测定等方面的研究进展,还分析了目前NMR技术在SPAC系统研究中存在的问题及可能的解决方法,并指出NMR技术将来可能在植物水分生理、植物与环境互作以及水分代谢等相关研究领域的应用.NMR技术在SPAC系统研究中的应用在我国仍处于初级阶段,开发户外便携式、开放式检测仪器是NMR技术在SPAC研究领域进一步应用和推广的关键所在.     

从水分平衡角度探讨固沙植物的合理密度问题

前言在干旱及半干旱地区,水分是影响植物生长发育的限制因子。因此,研究植物栽植区的水分平衡,也就是研究水分的收入(降水量)与支出(蒸腾蒸发量)以及影响水分平衡的有关因子,乃是进行植物栽植工作的重要理论依据。中国科学院兰州沙漠研究所沙坡头研究站,在腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的流动沙     

水分胁迫积累的ABA诱导抗氧化防护系统的信号级联

水分胁迫是限制植物生长发育的主要胁迫因子之一。植物通过感受刺激,产生和传递信号、启动多种防御机制对水分胁迫做出响应和适应。脱落酸(ABA)作为一种重要的植物体内胁迫激素,参与了许多这样的反应。研究表明,ABA增强植物水分胁迫的忍耐力与ABA诱导的抗氧化剂防护系统有关;且细胞溶质Ca2 ([Ca2 ]i)、活性氧(ROS)等许多第二信使参与了ABA诱导的信号转导过程。本文就这些信号分子在水分胁迫积累的内源ABA诱导的抗氧化剂防护系统中的作用作一综述。     

丛枝菌根真菌对植物耐旱性的影响研究进展

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)能与植物根系形成互惠共生体,对植物的生长发育和抗逆性有积极的影响,在改善植物水分代谢和提高植物耐旱性中发挥了重要作用.本文综述了近年来AMF与植物水分代谢关系的研究进展,从植物的光合作用、蒸腾与气孔导度、水分利用效率、水力导度、渗透调节、内源激素和抗氧化系统等方面说明AMF对植物水分代谢的影响.从4个方面介绍了AMF提高植物耐旱性的机理:1)菌丝网络增加植物根系吸收范围;2)增强植物保水能力和抗氧化能力;3)稳定和改善土壤团聚体;4)促进植物养分吸收.并提出今后研究需注意的问题和建议.     

非生物逆境对植物水孔蛋白表达调控的研究进展

水孔蛋白是介导水分跨膜运输的重要蛋白,在植物水分吸收与运输、体内水分平衡中起重要作用。植物水孔蛋白的表达受生长发育及外界环境因素的影响。本文综述了水孔蛋白表达的时空和日变化特性等方面的研究进展,结合非生物逆境综述了外因对水孔蛋白表达的影响,并从作物栽培管理角度对水孔蛋白的研究进行了展望。     

植物环境响应启动子的诱导元件及转录因子

光、温度、水分等环境因素影响植物的生长发育,植物可以通过启动子中顺式作用元件与转录因子的相互协调作用,对这些信号产生响应,调控基因表达。本文综述了光、温度、水分诱导表达启动子中的顺式作用元件及相关转录因子研究的最新进展,从分子水平上探讨了环境因子诱导的基因表达调控,对研究植物适应环境的机制具有一定的意义。     

植物水通道的生理生态特性及其参与气孔运动的研究进展

植物水通道对水分运输具有专一性, 能够调节细胞中水分、一些离子和其他小溶质的转运, 因而在植物的生长发育中发挥着重要作用。本文综述了植物水通道的研究进展, 重点介绍了植物水通道的分子特性和生理生态特性及其在植物气孔运动中的作用, 讨论了水通道在气孔振荡中的作用和地位。     

植物叶片衰老与氧化胁迫

叶片衰老是叶片生长发育进程中的最后阶段,与活性氧伤害有着密切的关系。介绍了植物叶片衰老过程中活性氧产生及清除系统的变化,讨论了对水分胁迫与氧化胁迫的交叉抗性,并对下一步的研究作出了展望     

脱落酸与植物细胞的抗氧化防护

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制植物产量的重要胁迫因子。植物能够通过感知刺激、产生和传导信号、启动各种防护机制来响应与适应水分胁迫。植物激素脱落酸(ABA)作为一种胁迫信号,在调节植物对水分胁迫的反应中起着重要的作用。ABA不仅能诱导气孔关闭,而且能诱导编码耐脱水蛋白的基因表达。正在增加的证据显示,ABA增强水分胁迫的耐性与其诱导抗氧化防护系统有关。本文综述了ABA在诱导活性氧(ROS)产生、调节抗氧化酶基因表达以及增强抗氧化防护系统方面的作用,着重讨论了在ABA诱导的抗氧化防护过程中Ca2 、NADPH氧化酶与ROS之间的交谈机制。     

植物水通道的生理生态特性及其参与气孔运动的研究进展

植物水通道对水分运输具有专一性,能够调节细胞中水分、一些离子和其他小溶质的转运,因而在植物的生长发育中发挥着重要作用.本文综述了植物水通道的研究进展,重点介绍了植物水通道的分子特性和生理生态特性及其在植物气孔运动中的作用,讨论了水通道在气孔振荡中的作用和地位.     

植物叶片衰老与氧化胁迫

叶片衰老是叶片生长发育进程中的最后阶段,与活性氧伤害有着密切的关系。介绍了植物叶片衰老过程中活性氧产生及清除系统的变化,讨论了对水分胁迫与氧化胁迫的交叉抗性,并对下一步的研究作出了展望。