植物叶片水分利用效率研究综述

植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,即植物水分利用效率(WUE)是其生存的关键因子.就近来研究最多的叶片水平上的WUE,从叶片WUE的定义,方法,进展等方面对其进行总结概括,并就今后植物叶片水分利用效率的研究提出了几点看法:方法上,叶片碳同位素方法是目前植物叶片长期水分利用效率研究的最佳方法,而δ13C的替代指标将继续是方法研究中的一个方向,前景乐观;研究内容上,要加强极端干旱区河岸林木的δ13C和WUE的研究;结合植物生理生态学,生物学和稳定同位素技术,探究植物叶片长期水分利用效率的机理,特别是要加强运用双重同位素模型加深和理解植物叶片长期水分利用效率变化规律和内在机制的研究;要结合多种方法,加强多时空尺度植物叶片WUE及其之间的转换研究.     

干旱区叶片形态特征与植物响应和适应的关系

叶片形态是指示植物适应特定环境的重要指标。由于植物叶片形态不仅对时空环境变化具有极强的敏感性和可塑性, 而且能够通过叶片形态的调整调节自身的生存适应能力, 所以叶片形态学研究一直是植物生理及植物生态学研究中的热点。该文在总结前人叶片形态学研究成果的基础上, 探索建立了简单的叶片形态指标分类体系; 结合物质能量交换的物理学原理, 回顾总结了叶片表观形态变化与叶片物质能量交换之间的相关关系; 应用叶片形态影响物质能量交换的物理学原理, 重点分析了干旱区植物叶片表观形态对低水分环境、高辐射(或高温)的响应与适应特征; 最后, 在回顾分析的基础上, 对叶片形态研究中存在的几个问题进行了讨论。     

呼伦贝尔草地植物茎秆和叶片中养分的时间动态与回收

明确植物不同器官中的养分回收状况对探究植物养分利用策略与养分循环有重要意义。以往关于养分回收的研究多聚焦于叶片, 而对于茎秆研究较少。此外, 以往研究对植物生长盛期的叶片取样均在同一时间完成, 忽略了不同物种养分峰值可能存在时间差异, 进而导致养分回收效率被低估。该研究以呼伦贝尔草地22种多年生草本植物为研究对象, 在生长季不同时期进行茎秆和叶片取样, 测定其氮(N)、磷(P)含量, 分析茎秆和叶片两类器官中的养分在生长季内的变化情况与养分回收效率。结果表明: 1)植物N、P含量在生长季内有明显的时间变化规律, 呈现出先增加后减少的趋势; 不同物种峰值对应时间存在显著差异, 大部分物种养分峰值出现于8月下旬。2)茎秆和叶片两类器官养分回收模式存在差异, 植物叶片的N回收效率高于茎秆, 但P回收效率两者差异不明显; 叶片中N、P回收效率显著正相关, 而两者关系在茎秆中不显著。3)枯叶中养分含量是回收效率重要的影响因子, 植物养分回收效率与枯叶期养分含量呈显著负相关关系, 与生长盛期养分含量无关。4)以往研究中不同植物种在生长盛期同一时间取样, 造成茎秆和叶片N、P回收效率被不同程度地低估。该研究重新审视了养分回收研究中的取样策略, 表明依据不同物种在生长季内养分含量峰值出现时间决定生长盛期成熟组织的取样时间, 能够增加养分回收效率计测的准确性和科学性。     

植物叶片在衰老期间膜结构变化研究进展

引起生物体的器官或某一部分最终走向死亡的变化即为衰老(senescence),所有高等植物在其生活史上的任何阶段,或在任何结构水平上,衰老均可发生。衰老作为植物生长发育中的重要事件,受到研究者们的极大关注。1908年minot首先对植物的衰老进行了研究,对植物器官衰老研究最多的是叶片和子叶,一般地,子叶的衰老与叶片的衰老没有本质的差异。     

以“光合助手”计算光合参数的一些问题

随着科学研究的深入和现代光合测定仪器的推广,越来越多的植物生理学和植物生态学以及农学、林学、园艺学和遗传学的研究均涉及叶片光合作用的测定（许大全2006）。对测定的光响应数据进行处理是人们深入研究植物光合特性,判断环境对植物影响的基础。     

喀斯特地区不同类型兰科植物的叶片性状

叶片性状能够反映植物对环境的适应.认识喀斯特地区兰科植物的叶片性状及其适应意义对其科学合理的保育具有重要参考价值.本文于干季与雨季研究了广西雅长兰科植物自然保护区内落叶、常绿地生、常绿石附生三种类型共19种野生兰科植物的叶片性状及其相互关系,并比较了不同类型兰科植物之间的差异.其中18种兰科植物为C3植物,仅棒叶鸢尾兰(Oberonia myosurus)为CAM植物.相比于落叶兰,常绿兰具有较高的比叶重( LMA)和叶片碳氮比(C/N),但其叶片氮、磷含量较低.在常绿兰科植物中,石附生兰的叶片Ca含量与δ13C高于地生兰.石附生兰的叶片磷含量在雨季要高于干季,而地生兰的叶片δ13C在于季要高于雨季.该地区常绿兰科植物的N/P值＞16,表明其可能受到磷的限制.     

玉米叶片水分利用效率的保守性

水分利用效率是植物个体或生态系统水分利用过程的重要特征参数,可表征不同时空尺度的植物碳-水耦合关系,对植物适应气候变化研究具有重要意义。以玉米为例,利用中国气象局固城农业气象野外科学试验基地2013—2014年玉米不同灌溉方案模拟试验资料,对不同叶位叶片的水分利用效率特征及其影响因素进行分析。结果表明:植株顶部第1片叶片水分利用效率在拔节期和乳熟期呈现明显的峰值,反映出明显的周期变化规律及其与叶片生理生态特征的紧密相关。在相同环境条件下,不同叶位叶片的水分利用效率不存在显著性差异,即玉米叶片水分利用效率具有空间稳定性与叶龄保守性。同时,研究指出叶片光合速率和蒸腾速率在叶位之间的协调变化是导致空间稳定性和叶龄保守性的主要原因。研究结果可为植物水分关系研究提供参考,也可为水分利用效率的尺度化研究提供依据。     

鼎湖山南亚热带地区植物的叶片矿质元素

本文分析了64种植物叶片中19种矿质元素的含量,讨论了不同生活型植物对矿质元素的吸收和积累的影响。研究表明:64种植物叶片的19种矿质元素的频数分布呈对数正态分布。不同植被型及生活型,子叶数及光合途径对叶片矿质元素含量和组成有显著的影响。密林植物含较多P和Mg,有较高的微量元素/大量元属比;疏林植物含较多Al和Mn;木本型植物缺Mo;草本型植物积集较多的K、Ca、Si、Mg、P和Ti。草本中的双子叶植物平均矿质元素总量高于单子叶,尤以Ca与B较为明显。单子叶中的C_4植物叶片含较多的Na。     

桂北岩溶区青冈栎-青檀群落植物叶片比叶面积研究

为揭示岩溶地区植物叶片比叶面积变化规律和叶片形态之间的相关关系,研究了桂北岩溶区青冈栎-青檀群落的叶片长/宽(LL/LW)、叶片厚度(LT)和比叶面积(SLA)及其之间的关系。结果表明:群落中常绿树种的LL/LW和LT显著高于落叶树种,而常绿树种的SLA显著低于落叶树种;乔木和灌木之间的LL/LW存在显著差异,但SLA和LT不存在显著差异。总体上看,SLA与LL/LW、LT之间是显著负相关关系,SLA随着LL/LW、LT的变大而逐渐减小。但LT与SLA负相关趋势比LL/LW与SLA的明显。因此,LT比LL/LW对叶片SLA的影响大,其明显影响了叶片的SLA。SLA的大小是衡量叶片获取光照能力的指标,因此岩溶区植物较厚的叶片对光照的获取能力具有较大的影响,并可导致光合作用效率的降低。     

光合作用测定及研究中一些值得注意的问题

随着科学研究的深入和现代化光合测定系统的推广,越来越多的植物生理学和植物生态学以及农学、林学、园艺学和遗传学的研究均涉及叶片光合作用的测定。用于叶片光合测定的仪器种类和数量越来越多。这类仪器的使用简便、快捷,几乎人人都能使用,即使对光合作用一无所知的人也可以用它在2min内测得一组光合速率及有关的参数。然而,尽管使用这类仪器的人很多,但能利用所得资料写出高水平科学论文的人却很少。其中的原因主要的可能是使用者缺乏足够的有关光合作用的背景知识和测定及研究经验,测定方法不当,所得结果不可靠：或者实验设计不合理,难以说明问题;或者是对相关研究现状不清楚,不能明确地提出科学问题;或者是对光合作用的基础知识知之太少,不能对所得结果作出恰当的分析与解释。这几种情况也许兼而有之。为了充分发挥这类现代化但价格昂贵的仪器的作用,将光合作用研究推向深入,这里将光合测定与研究中一些常见的问题提出来,以引起初学者们的注意。     

Dynamics of leaf and root growth: endogenous control versus environmental impact

AIMS: Production of biomass and yield in natural and agronomic conditions depend on the endogenous growth capacity of plants and on the environmental conditions constraining it. Sink growth drives the competition for carbon, nutrients and water within the plant, and determines the structure of leaves and roots that supply resources to the plant later on. For their outstanding importance, analyses of internal growth mechanisms and of environmental impact on plant growth are long-standing topics in plant sciences. SCOPE: Recent technological developments have made it feasible to study the dynamics of plant growth in temporal and spatial scales that are relevant to link macroscopic growth with molecular control. These developments provided first insights into the truly dynamic interaction between environment and endogenous control of plant growth. CONCLUSIONS: Evidence is presented in this paper that the relative importance of endogenous control versus the impact of the dynamics of the environment depends on the frequency pattern of the environmental conditions to which the tissue is exposed. It can further be speculated that this is not only relevant within individual plants (hence leaves versus roots), but also crucial for the adaptation of plant species to the various dynamics of their environments. The following are discussed: mechanisms linking growth and concentrations of primary metabolites, and differences and homologies between spatial and temporal patterns of root and leaf growth with metabolite patterns.     

Variable effects of air-drying on leaching losses from tree leaf litter

Leaching of soluble substances may be an important first step in leaf litter decomposition in small streams, but recent research has suggested that large leaching losses (up to 30% of initial mass in 48 h) may be an artifact created by using air-dried leaves in decomposition experiments. In laboratory experiments, we compared 3 d leaching losses from freshly fallen and air-dried senescent leaves of 27 tree species from different regions across Canada. Air-dried leaves from all species leached measurable amounts of original mass (3.6–32.8% dry mass), but leaching losses from fresh leaves (0–35%) were detectable in all but two species. Air-drying increased leaching losses in many species, but in others it reduced leaching losses or had no measurable effect. Results for leaves of the same species collected in different regions or in different years were generally similar, but species within the same genus often behaved very differently. Neither moisture content (fresh or air-dried), leaf thickness, nor cuticle thickness proved of any value as predictors of leaching losses or the effect of air-drying. The propensity of autumn-fallen leaves to leach, whether fresh or air-dried, appears to be a property of the individual tree species.     

Control efficiency of leaf beetle,Ophraella communa,on the invasive common ragweed,Ambrosia artemisiifolia,at different growing stages

Ophraella communa LeSage (Coleoptera: Chrysomelidae), an effective biological control agent of A. artemisiifolia, was unintentionally introduced into China. To understand the biological control potential of O. communa on A. artemisiifolia, plant height, the number of branches and leaf control index of A. artemisiifolia injured by the beetle were determined. The results showed that plant height and number of branches decreased and leaf control index increased with the increasing initial release density of O. communa adults, when they were released at 90–100-cm plant height stage in 2008 and 60–70-cm stage in 2009. Even when O. communa was released at a low average density of 1.07 adults per plant at early growth stage of A. artemisiifolia in 2009, it could significantly suppress plant height and number of branches and led to a higher leaf control index compared with the herbicide treatment with Roundup. Prior to the fructicative period, the leaf control index of A. artemisiifolia by O. communa was up to 1.0 on the 47th day after the average initial release of 12 beetles per plant in 2008 or on the 85th day after the average release of 1.07 beetles per plant in 2009, which was significantly higher than that in the herbicide treatment. We suggest that the initial release average density of O. communa adults should be ≥1.07 beetles per plant at the early growth stage, or ≥12 beetles per plant at the late growth stage for an effective control of A. artemisiifolia in the field.     

芽孢杆菌与杀菌剂复配防治植物病害的研究进展

芽孢杆菌属包含多种植物病原物的拮抗菌,可广泛用于植物病害防治。然而单独利用生防菌进行生物防治常由于环境因素影响而无法达到较好的防治效果,可通过与低剂量杀菌剂复配使用来提高防治效率。本文对生防芽孢杆菌与杀菌剂复配使用进行植物病害综合防治的研究现状、防效、研究方法等进行综述,芽孢杆菌与杀菌剂复配使用不仅保障了防治效果,还大大减少了化学农药的施用。     

反式-2-己烯醛在植物防御反应中的作用

反式-2-己烯醛是绿色植物释放的一种小分子挥发性物质, 在调节植物生长发育和抵抗各种环境胁迫中发挥重要作用。已有研究表明, 反式-2-己烯醛可抑制植物根系生长, 具有较高的抑菌和抗虫活性, 也可以作为植物间的“信使”来传递防御信号。该文系统综述了反式-2-己烯醛的生物合成、代谢途径及其在生物胁迫防御反应中的重要作用, 提出了研究中存在的问题及未来的研究方向和建议, 以期为深入揭示反式-2-己烯醛的作用机理提供参考。     

水稻基因组DNA微量提取

随着植物学向分子水平的深入发展,研究中经常需要获得高质量的植物DNA样品,因此,建立植物DNA提取与纯化的常规实验方法对教学和科研都显得非常必要。介绍一种快速提取微量DNA的方法,该方法简单易行,无需任何特殊设备,所需样品量少,提取的DNA纯度高,可满足以PCR扩增为基础的实验需要。     

Legal developments in the protection of plant-related traditional knowledge: An intellectual property lawyer's perspective of the international and South African legal framework

The South African legal framework regulating the research and commercialisation of plant material, or bioprospecting, consists of the National Environmental Management: Biodiversity Act, 2004, and the Bioprospecting, Access and Benefit Sharing Regulations issued under that Act in 2008, and Section 30 of the Patents Act, 1978, as amended by the Patents Amendment Act, 2005. The international backdrop to this legislation is the Convention on Biological Diversity, which came into force in 1993.In October 2010, the Convention on Biological Diversity adopted the Nagoya Protocol, which is intended to be a binding legal instrument on the subject of access to genetic resources and the fair and equitable sharing of benefits arising from their utilisation. The underlying principles are that the prior informed consent of communities holding the traditional knowledge must be obtained and that benefits arising from utilisation of that knowledge must be shared, the arrangements being managed by the State.This article is a broad discourse on the relevant legislation as seen from the perspective of an intellectual property lawyer, focusing on the most recent developments, and illustrating its application in cases which have been reported in the press.     

特异性启动子在植物基因工程中的应用

选择特异性启动子构建植物表达载体,是实现基因表达三维调控的重要策略,并已应用于植物品质改良基因工程、抗性基因工程及植物生物反应器等领域。文章综述了特异性启动子的结构、类型、研究方法及在植物基因工程研究中的应用进展和发展前景。     

不同模拟增雨下白刺比叶面积和叶干物质含量的比较

以荒漠生态系统典型植物白刺(Nitraria tangutorum)为研究对象,根据内蒙古磴口多年平均降水量和植物生长规律,设计两个增雨时段(生长季前期与生长季后期),每个增雨时段设置两个增雨梯度(72.5mm/a(50%)、145mm/a(100%)),对天然白刺灌丛进行增雨实验,研究了不同模拟增雨处理下2012年与2013年生长季白刺叶片的比叶面积(SLA)与叶干物质含量(LDMC)的变化。结果表明,增雨处理可以增加白刺叶片的SLA及LDMC,同时期增雨100%处理对SLA及LDMC的影响大于50%处理,但同时期增雨的两个处理之间无显著差异;白刺叶片SLA在生长季前期对水分响应明显,LDMC则在生长季后期对水分反应敏感;相同增雨处理,2012年白刺叶片SLA及LDMC的净增加值高于2013年;SLA与LDMC在2012年呈显著负相关,在2013年虽呈负相关,但相关性不显著。在未来降雨增加的背景下,荒漠植物白刺叶片SLA与LDMC对增雨具有较强的协调适应能力,在不同生长季节可以通过改变不同的叶片性状来适应环境变化。