山茶属五种植物叶片解剖特征及与光合生理相关性研究

利用扫描电子显微镜观察山茶属（ＣａｍｅｌｌｉａＬｉｎｎ．）五种植物叶片解剖特征,并与光合生理相关性进行分析。实验选择的五种植物均为Ｃ３植物,其中小黄花茶（ＣａｍｅｌｌｉａｌｕｔｅｏｆｌｏｒａＹ．Ｋ．Ｌｉ）和四球茶（Ｃ．ｔａｃｈａｎｇｅｎｓｉｓＦ．Ｃ．Ｚｈａｎｇ）为阴性植物．叶绿素含量较高;咸宁短柱茶（Ｃ．ｓａｌｕｅｎｅｎｓｉｓＳｔａｐｆ．ｅｘＢｅａｎ．）为偏阴性植物,叶绿素含量较低;美丽红山茶（Ｃ．ｄｅｌｉｃａｔａＹ．Ｋ．Ｌｉ）和狭叶瘤果茶（Ｃ．ｎｅｒｉｉｆｏｌｉａＣｈａｎｇ）则属于半阴性植物。它们的光合生理指标值差异取决于叶片解剖特征的差异;与光补偿点,光饱和点,净光合速率（Ｐｎ）,光呼吸速率（Ｐｒ）,暗呼吸速率（Ｄｒ）相关性最密切的解剖指标是栅栏组织厚度、栅栏组织中的细胞层数、栅栏细胞内的叶绿体数,栅栏组织厚与叶厚的比值、与栅栏细胞粗度的比值、与海绵组织厚度的比值．叶片上表皮厚、上表皮角质层厚及下表皮气孔密度亦与上述光合生理指标呈弱正相关,叶片大小、气孔器大小及气孔口长则与上述光合生理指标呈弱负相关;下表皮厚、海绵组织厚度及栅栏细胞内叶绿体大小与各项光合生理指标几乎无关。该五种植物的叶片解剖和光合生理特     

13种园林树种叶片解剖结构与其二氧化硫吸收能力的关系

在陕西延安设置空气污染程度不同(重度、轻度污染和对照)的样区,采集常见的13种园林树种叶片,测定其含硫量,并运用单因素方差分析和平均污染指数法评价它们的吸硫能力;同时,利用石蜡切片法和指甲油印法观察3个采样区各树种样叶12项叶片解剖结构指标,通过主成分分析和通径分析研究树种叶片解剖结构对其吸收积累二氧化硫能力的影响。结果表明:(1)不同树种在不同污染区对二氧化硫的吸收降解能力存在显著差异,相同污染情况下不同树种之间的含硫量和相对吸硫量也存在显著差异,13种园林树种的平均吸硫能力大小依次为:旱柳、垂柳、碧桃、桃树较强(2.64~2.15mg/g),其次为紫叶李、国槐、龙爪槐、小叶黄杨(1.95~1.57mg/g),紫丁香居中、红叶小檗、臭椿、白蜡、金叶女贞较弱(1.41~1.27mg/g)。(2)12项叶片解剖结构指标(叶厚、上表皮厚度、下表皮厚度、上表皮角质层厚度、下表皮角质层厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织海绵组织厚度比、叶片结构紧实度、下表皮气孔密度、下表皮气孔长度、下表皮气孔宽度)在13种园林树种间差异显著,变化范围极大,具有较高灵敏度。(3)主成分分析表明,前4项主成分累计信息量已达87.875%,并从中选出叶片紧实度、上表皮角质层厚度、气孔宽度、下表皮角质层厚度、气孔密度和气孔长度6项贡献率较大的指标;通径分析显示,叶片的上表皮角质层厚度、叶片紧实度和气孔宽度对树种的吸收积累二氧化硫能力直接影响较大(直接通径系数分别为0.92、1.49和0.65),但对叶片吸硫能力的间接作用均不强,而下表皮角质层厚度及气孔的密度和长度对叶片吸收积累二氧化硫有较大的间接影响,且间接作用远高于直接作用。因此,上述6项叶片解剖指标可以作为选择园林树种吸收降解二氧化硫能力的综合评价指标。     

越冬期遮阴条件下3个不同秋眠型紫花苜蓿品种叶片解剖结构与其光生态适应性

在我国南北气候过渡地区, 采用遮阴试验和石蜡切片法, 研究越冬期不同光强对3个不同秋眠型紫花苜蓿(Medicago sativa)品种(‘维多利亚’、 ‘巨人201’和‘游客’)叶片解剖结构的影响。结果表明: 随着光强减弱, 各紫花苜蓿品种表皮结构中上、下表皮角质层厚度, 气孔密度和气孔开度明显下降; 上、下表皮厚度呈上升趋势。随着遮阴强度增加, 叶肉组织中海绵组织细胞宽度显著上升, 栅栏组织厚度、栅栏组织细胞层数、栅栏组织厚度/海绵组织厚度显著下降; 品种间海绵组织厚度和栅栏组织细胞宽度变化趋势不一致。叶片结构整体特征中叶片厚度、叶肉厚度、中脉厚度、组织结构紧密度随光强减弱而显著下降, 组织结构疏松度明显上升, 叶脉突起度变化不明显。品种间各叶片解剖性状变幅及可塑性指数具有明显的差异, 表明其对弱光适应方式不同。Pearson相关分析表明, 各紫花苜蓿品种叶片气孔密度、栅栏组织厚度、叶肉厚度、叶片厚度及栅栏组织厚度/海绵组织厚度与光强呈显著正相关, 可能是紫花苜蓿叶片解剖结构光强敏感特征参数, 其中, ‘维多利亚’叶片敏感特征参数与光强相关程度较低, 与光强相关的性状较少。综合各项分析结果, 初步确定越冬期紫花苜蓿耐阴性与其秋眠性相关, 半秋眠型品种‘维多利亚’ >秋眠型品种‘巨人201’≥非秋眠型品种‘游客’。     

马蔺叶片解剖结构特征与其抗旱性关系研究

通过温室模拟干旱胁迫试验,从中国北方不同生境生长的15份野生马蔺种质材料鉴定出3个不同抗旱性群体(强抗旱、中度抗旱和弱抗旱),从中选择具代表性的不同抗旱级别的4份马蔺种质,进行其叶片组织解剖结构特征的观察和比较,以进一步证实马蔺叶片解剖结构特征及其与抗旱性的关系。结果表明,各种质材料间叶片厚度、上下表皮细胞厚度、角质层厚度、气孔密度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅栏组织/海绵组织厚度、CTR值和SR值等结构参数指标均与马蔺种质材料抗旱性存在密切的关系。其中,强抗旱种质材料的叶片厚度、上下表皮细胞厚度和角质层厚度大,气孔密度大,栅栏组织和海绵组织较发达,叶片组织紧密度大、疏松度小,栅栏组织/海绵组织厚度比较高;弱抗旱种质材料的叶片厚度、上下表皮细胞厚度和角质层厚度小,气孔密度小,栅栏组织和海绵组织较薄,叶片组织紧密度小、疏松度大,栅栏组织/海绵组织厚度比较低。     

延安城区10种阔叶园林植物叶片结构及其抗旱性评价

利用石蜡切片法和指甲油印迹法,对延安城区10种阔叶园林植物叶片解剖结构——叶片厚度、上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、中脉厚度、维管束厚度、下表皮气孔密度、气孔长度、气孔宽度等进行测定,对栅栏组织与海绵组织厚度比、叶片结构紧实度、维管束厚度与叶脉厚度比等15个植物抗旱性指标进行分析,并运用方差分析和主成分分析,结合抗旱隶属函数法对物种间的抗旱性进行综合评价。结果表明:(1)15个旱性指标在10种阔叶园林植物间差异显著,变异系数为19.34%～73.73%,均具有较高灵敏度。(2)10种植物叶片均具备抵抗干旱环境的解剖结构,表皮、角质层、栅栏组织、叶脉、维管束等较为发达,气孔主要分布在下表皮,国槐为等面叶,其余为异面叶。(3)叶片上下表皮厚度、栅栏组织厚度、维管束厚度、气孔密度可作为园林植物抗旱性综合评价的主要指标,10种阔叶园林植物的抗旱性大小顺序为:樱花>月季>红叶李>国槐>紫丁香>紫藤>爬山虎>丝绵木>连翘>紫叶小檗。     

香樟冠层光环境对叶片功能性状和光合特性的影响

为了解香樟冠层不同光环境叶片光合能力的适应机制，提升冠层碳汇功能，本文选取香樟单株冠层南向外侧(100%全光)、南向内侧(34%全光)和北向(21%全光)3个方位的叶片，研究光环境对叶片形态结构、营养和生理性状以及光合特性的影响，分析弱光环境下导致光合能力下调的主要限制因子。结果表明：随着冠层光强减弱，叶片的比叶重、表皮角质层厚度、下表皮厚度、栅栏组织厚度、栅栏组织细胞数和细胞宽度、栅栏组织与海绵组织的厚度比、细胞结构紧密度均显著降低，而海绵组织厚度、栅栏组织细胞长宽比、细胞结构疏松度均显著升高。与全光环境相比，2个弱光环境下叶片的碳含量、可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白含量均显著降低，而氮含量在北向显著升高。弱光导致净光合速率(P_n)、暗呼吸速率、CO₂气孔导度(g_sc)、叶肉导度(g_m)、CO₂总导度(g_tot)、胞间CO₂浓度(C_i)、叶绿体CO₂浓度(C_c)等气体交换...     

四种热带雨林树种光合和形态解剖特征对不同生长光强的适应

研究了西双版纳热带雨林2种喜光树种中平树(Macaranga denticulata)、倒樱木(Pnravallaris macrophylla)和2种耐荫树种云南肉豆蔻(Myristica yunnanensis)、金丝李(Garcinia paucinervis)幼苗叶片光合和形态解剖特征对3种不同生长光强(5％、25%和50％相对光强)的适应。研究结果表明,与强光下相比,弱光下生长的4种植物最大净光合速率、光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率、叶绿素a／b、叶片和栅栏组织厚度、气孔密度和比叶重都降低,而海绵组织／栅栏组织和叶绿素含量升高。在相同光强下,与2种耐荫树种相比,2种喜光树种有较大的最大净光合速率、暗呼吸速率、气孔密度和较低的叶绿素含量。在不同光强下,4种植物均表现出了对光适应有利的生理和形态解剖可塑性,而喜光树种比耐荫树种有较大的生理和形态可塑性,表明喜光树种具有比耐荫树种对强光有更强的适应能力。4种植物的生理指标的可塑性均大于叶片解剖结构的可塑性。     

成都地区10种园林灌木叶片结构与抗旱性关系研究

利用石蜡切片法和指甲油印迹法,对成都地区10种常见园林灌木叶片解剖结构的13个指标:主脉厚度、叶片厚度、上下表皮角质层厚度、上下表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、下表皮气孔密度、气孔长度、气孔宽度、叶片结构紧密度、栅栏组织与海绵组织厚度比(栅海比)进行测定和分析,再用方差分析和主成分分析法选取有代表性的指标,结合隶属函数法对物种间的抗旱性进行综合评价。结果显示,13个指标的变异系数为17.40%～68.20%,在10种园林灌木间差异极显著。10种植物都属于异面叶,组织结构易于辨识(三角梅的下表皮角质层太薄,无法测出数据)。叶片结构紧密度、栅海比、气孔密度、气孔长、气孔宽、栅栏组织厚度可作为评价这10种园林灌木抗旱性的重要指标。抗旱性由强到弱依次为:红花继木、鸭脚木、红叶石楠、栀子、西洋杜鹃、海桐、山茶、雀舌黄杨、三角梅和金边大叶黄杨。其中红花继木、鸭脚木、红叶石楠和栀子属于强抗旱品种,可用于屋顶、边坡等区域种植。     

遮荫对金莲花光合特性和叶片解剖特征的影响

以金莲花为材料,系统研究了不同遮荫处理(全光照、40%、60%和80%遮荫)对金莲花叶片光合特性和叶解剖结构的影响,为金莲花引种驯化和抚育管理提供理论依据。结果表明:全光照下金莲花叶净光合速率有明显光合"午休"现象,遮荫处理下"午休"现象不明显。其中,40%遮荫处理显著促进了金莲花叶片净光合速率,80%遮荫处理则起抑制作用;40%和60%遮荫处理促进金莲花叶蒸腾速率和气孔导度的提高,降低了蒸汽压亏缺,有利于光合作用的进行;80%遮荫处理下胞间CO2浓度提高,气孔限制值和蒸汽压亏缺均显著高于其它处理,抑制了金莲花叶蒸腾作用和光合作用;遮荫处理降低了金莲花叶光补偿点和暗呼吸速率,40%和60%遮荫处理下表观量子效率和最大净光合速率提高,说明金莲花有一定耐荫性;金莲花叶光合特性与解剖结构关系密切。遮荫降低了金莲花叶气孔密度和气孔指数,但气孔纵轴长和横轴长显著高于对照。40%和60%遮荫处理下,单叶气孔数量没有明显变化;遮荫下金莲花叶片增厚。栅栏组织厚度和细胞层数减少,栅栏细胞宽度加大,且第二层栅栏细胞有向海绵组织过度的趋势。海绵组织厚度增加,栅栏组织/海绵组织比值减小。随遮荫度增高,栅栏组织和海绵组织细胞间隙增大。该结构有利于提高对光能的利用效率;遮荫处理促进维管束的发育,维管束数量增加,木质部、韧皮部分化明显,其中中脉导管直径和导管数目增加,有利于蒸腾作用和光合作用的进行。     

六个东方铁筷子品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价

研究人工控水模拟干旱胁迫条件下6个东方铁筷子品种的生理和叶片解剖结构的变化特征,并利用隶属函数法对其抗旱性进行评价,筛选出与抗旱性关联较大的生理及叶片解剖结构指标。结果表明：随着干旱胁迫程度增加,6个东方铁筷子品种的叶片厚度、单位质量叶面积和可溶性蛋白水平显著下降,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均先上升后降低,胞间CO₂浓度下降,叶片相对电导率、丙二醛和过氧化氢含量均升高,可溶性糖、脯氨酸含量和抗氧化酶活性均先升高后降低。随着干旱胁迫程度增加,栅栏组织厚度与海绵组织厚度比以及气孔密度均增加。脯氨酸、可溶性糖、栅栏组织厚度与海绵组织厚度比等指标与抗旱性关系密切,可作为评价东方铁筷子抗旱性的重要指标。‘银莲花红’和‘银莲花红斑’抗旱能力优异,可为未来的抗旱新品种培育提供优良亲本材料。     

遮荫对黑茶藨子叶片形态结构和光合特性的影响

以黑茶藨子为试验材料,通过人工遮荫的方式,研究了不同遮荫强度（全光照、20%和60%遮荫）和遮荫时间（初期、中期和后期）对黑茶藨子叶片形态解剖结构和光合特性的影响。结果表明：（1）20%、60%遮荫处理的叶片厚度均显著低于全光照处理,上下表皮厚度则高于全光照处理;随着遮荫强度的加大,栅栏组织与海绵组织厚度比值大小均呈减少趋势,随着遮荫时间的延长,呈增加趋势。（2）遮荫初期和中期,20%遮荫处理的叶片净光合速率（P_n）比全光照和60%遮荫处理的值略高,但差异并不显著（P>0.05）,其蒸腾速率（T_r）、水分利用效率（WUE）也略有增加;但是,60%遮荫处理的叶片净光合速率（P_n）显著低于全光照处理（P<0.05）。遮荫后期,60%遮荫处理的叶片净光合速率（P_n）显著高于全光照处理,且水分利用效率（WUE）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）均显著高于全光照和20%遮荫处理。综上所述,遮荫处理导致叶片厚度减少,海绵组织比例增加,有利于减少透射光中的光量子丧失,提高光能利用效率;生长早期和中期作20%轻度遮荫处理,后期作60%中度遮荫处理能提高植株对光和水分的利用效率、维持较高的光合速率、延缓衰老。     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

粳稻生育后期剑叶光合日变化和光合色素对大气CO2浓度和温度升高的响应——FACE研究

为研究水稻叶片光合色素和光合日变化对大气CO₂浓度和气温升高的响应,我们采用在开放空气中控制升高CO₂浓度和温度的方法,以常规粳稻南粳9108为试验材料,设置了环境CO₂和高大气CO₂浓度(增加200 μmol·mol^-1)、环境温度和增温(增加1～2 ℃)交互的4个处理,测定了灌浆中期和后期水稻剑叶的光合日变化特征和光合色素含量.结果表明: 水稻剑叶净光合速率(P_n)为双峰曲线,发生了光合“午休”现象;大气CO₂浓度升高提高了剑叶P_n,灌浆中期和后期平均分别增加了47.6%和39.1%;高温有降低P_n的趋势,但相关性未达到显著水平.大气CO₂浓度和温度升高导致水稻剑叶生育后期气孔导度(g_s)平均分别降低了17.0%和11.8%.高CO₂浓度水稻剑叶生育后期蒸腾速率(T_r)、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、总叶绿素和叶绿素a/b值显著降低,平均降幅分别为5.9%、50.4%、21.3%、41.4%、39.4%和21.4%,明显增加了剑叶水分利用率(WUE),平均增幅达47.9%.与之相反,生育后期增温使水稻剑叶T_r增加了10.2%,使WUE平均降低了20.4%.综上所述,大气CO₂浓度升高对粳稻生育后期剑叶P_n、g_s和光合色素含量的影响明显大于增温效应.因此,应重视大气CO₂浓度和温度对水稻光合作用和光合色素的综合效应,减弱增温的负效应.     

阴晴天条件下高CO_2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究

光和二氧化碳(CO_2)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO_2浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO_2和高CO_2浓度(增200μmol·mol^-1)两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明:高CO_2浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(P_n)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO_2与天气、CO_2与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO_2浓度的响应趋势与P_n一致.高CO_2浓度环境下叶片气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片P_n、g_s、T_r、WUE和L_s平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天P_n、g_s、T_r均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO_2浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.     

阴晴天条件下高CO2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究

光和二氧化碳(CO₂)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO₂浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO₂和高CO₂浓度(增200 μmol·mol^-1)两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明: 高CO₂浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(P_n)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO₂与天气、CO₂与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO₂浓度的响应趋势与P_n一致.高CO₂浓度环境下叶片气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片P_n、g_s、T_r、WUE和L_s平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天P_n、g_s、T_r均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO₂浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.     

Correlation between vein density and water use efficiency of Salix matsudana in Zhangye Wetland,China

Aims The correlation between vein density and water use efficiency (WUE) affects the balance between water supply and demand of plant leaves, which is significant for comprehending the ecological adaptation strategies of plants. The objective of this study was to study how Salix matsudana modulated vein density and WUE along a soil moisture gradient in Zhangye Wetland, China. Methods The study was conducted in floodplain wetland near Heihe River in Zhangye City, Gansu Province, China. Three sample plots, at a spatial interval of 70 m, were set up along a soil moisture gradient ordinally from the area near the water body to the wetland edge, plot I (69.23%), spot II (48.38%) and spot III (35.27%). Community traits were investigated by using diagonal method, and all individuals of S. matsudana were used for measurements of height and canopy. At each plot, 5 individuals of S. matsudana at 4 vertices and diagonal intersection were selected for measurements of vein density, WUE, net photosynthetic rate (P_n), transpiration rate (T_r), photosynthetically active radiation (PAR), saturated vapor pressure differences (VPD), specific leaf area, stomatal conductance (G_s) and intercellular CO₂ concentration (C_i). We used mathematical methods of correlation analysis and standardized major axis to investigate relationships between vein density and WUE. Important findings With decreasing soil moisture, the height, canopy, specific leaf area, G_s and C_i of S. matsudana decreased gradually, while the vein density, WUE, P_n, T_r, PAR and VPD increased gradually. The correlation between vein density and WUE was positive in all the three plots, but the relationship varied along the soil moisture plots gradient. There was a highly significant positive correlation (p < 0.01) between the vein density and WUE at plot I and III, whereas the correlation only reached a significant level (p < 0.05) at plot II; The correlation coefficient between vein density and WUE is significantly smaller than 1 at plot I (p < 0.05), while the correlation coefficient is significant greater than 1 at plot II and III (p < 0.05). We can conclude that varied relationships between vein density and WUE of S. matsudana along a soil moisture gradient could reflect plant acclimation.     

QTLs affecting morph-physiological traits related to drought tolerance detected in overlapping introgression lines of rice (Oryza sativa L.)

Plant photosynthetic traits such as net photosynthetic rate (P_n), stomata conductance (g_s), transpiration rate (T_r), and intercellular CO₂ concentration (C_i), are known to relate to drought tolerance in plants, but the genetic basis of these traits remains largely uncharacterized because of the difficulty in phenotyping physiological traits in a large mapping population. In this study, a set of 55 overlapping introgression lines (ILs) in the Teqing (indica) background were used to genetically dissect several morph-physiological traits and their relationship with grain yield under water stress and non-stress conditions. These traits included specific leaf weight (SLW), chlorophyll content (CC), leaf stomata frequency (SF), P_n, g_s, T_r, and C_i. A total of 40 QTLs affecting the measured traits were identified and mapped to 21 genomic regions in the rice genome. Clustered QTLs affecting P_n, g_s, T_r, and C_i in the same genomic regions suggest common genetic bases for the physiological traits. Low or no phenotypic correlations between leaf morphological traits and photosynthetic traits and between morph-physiological traits and grain yield (GY) appeared to be due to inconsistence in QTL effect for clustered QTLs, unlinked QTLs affecting different traits, and to possible epistasis that could not be adequately addressed in this study. Our results indicate that improving drought tolerant (DT) of rice by selecting any single secondary traits is not expected to be effective and the identified QTLs for GY and related morph-physiological traits should be carefully confirmed before to be used for improving DT in rice by MAS.     

关键发育期干旱及复水过程对春玉米主要生理参数的影响

为深入了解玉米在关键发育期干旱条件下的耗水特征及致灾机理,对春玉米‘丹玉39’分别从拔节(T₁)和抽雄(T₂)期开始采用持续无补水方式进行干旱及复水试验,基于对叶和根水势、主要光合变量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、气孔导度g_s、胞间CO₂浓度C_i)以及茎流速率(SF)的动态观测,研究各生理参数对干旱及复水过程的响应特征.结果表明: 叶、根水势均与土壤湿度呈对数关系,不同时期干旱使二者都减小,对根水势的影响比叶水势提前,与拔节期相比,抽雄期叶水势的干旱响应偏早,根水势偏晚;叶水势在T₁处理复水后能得到恢复,但不能恢复到正常水平,T₂处理不能恢复;T₁处理的根水势对复水的响应比叶水势更快,且更接近于正常水平.P_n和T_r对T₂处理的响应快于T₁处理;复水后二者对T₁处理的恢复速度快于T₂处理,T₁和T₂处理P_n分别超过和达到正常水平,而T_r分别能和不能达到正常水平;T_r对T₁处理的响应早于P_n,二者对T₂处理的响应一致;各处理g_s对干旱的响应与P_n一致;T₁处理的C_i与P_n趋势一致,T₂处理相反.各干旱处理SF比对照减小,在晴天比阴天响应明显,SF对T₂处理的响应比T₁处理敏感,在一定干旱水平后响应敏感性减弱;复水后SF比对照明显增大,T₂处理的增幅小于T₁处理.     

Ecophysiological adaptability of four tree species in the southern subtropical evergreen broad-leaved forest to warming

Aims The subject of this study was to investigate warming effects on leaf stomatal traits, anatomical structure and photosynthetic traits of four common tree species in subtropical evergreen broad-leaved forest of southern China, and to compare their physiological adaptability to warming. Our study aims to provide a theoretical basis for better predicting the tree growth of native forests in a warming climate.Methods One-year-old seedlings of Syzygium rehderianum, Ormosia pinnata, Castanopsis hystrix and Schima superba were selected and exposed to two levels of temperature (ambient temperature and infrared heater warming). Leaf stomatal traits, anatomical structure and photosynthetic characteristics were measured to represent the abilities of stomatal regulation, leaf tissue regulation and nutrient maintenance, respectively.Important findings For Syzygium rehderianum, warming decreased its leaf sponge tissue thickness, photosynthetic nitrogen-use efficiency (PNUE) and photosynthetic phosphorous-use efficiency (PPUE). Seedling of O. pinnata exposed to warming showed increased stomatal conductance, photosynthetic rate, PNUE and PPUE, but decreased stomatal density, leaf thickness and palisade tissue thickness. For C. hystrix, warming decreased the stomata size, but did not affect its photosynthetic rate. Seedling of Schima superba exposed to warming showed lower stomata density, leaf palisade tissue thickness, photosynthetic rate, PNUE and PPUE, but higher stomata size. These results suggested that O. pinnata, Syzygium rehderianum and Schima superba could reduce their leaf thickness to acclimate to warming conditions. The abilities of stomatal regulation, nutrient maintenance, photosynthetic rate and PNUE varied among these tree species. Warming would be beneficial for the growth of O. pinnata due to increased photosynthetic rate, PNUE and PPUE, while not for Syzygium rehderianum and Schima superba, the two dominant tree species of native forests. This study indicated that, with projected climate change, O. pinnata may replace Syzygium rehderianum and Schima superba as a new dominant tree species in the subtropical evergreen broad-leaved forest for its stronger adaptability to warming.     

南亚热带常绿阔叶林4个树种对增温的生理生态适应能力比较

以红枝蒲桃(Syzygium rehderianum)、海南红豆(Ormosia pinnata)、红锥(Castanopsis hystrix)和木荷(Schima superba) 4种南亚热带常绿阔叶林典型树种为研究对象, 采用红外-箱式增温的方法, 研究4个树种叶片气孔性状(表征气孔调节能力)、叶片解剖结构(表征叶片组织调节能力)和光合特征(表征养分维持能力)对增温的响应情况, 比较不同树种在增温背景下的生理生态适应能力, 为预测该地区森林植物在全球变暖情形下的生长变化趋势提供理论依据。结果表明: 增温后, 红枝蒲桃叶片海绵组织厚度减小, 且光合氮利用效率(PNUE)和光合磷利用效率(PPUE)降低; 海南红豆气孔导度增大、气孔密度减小以及叶片厚度和栅栏组织厚度减小, 同时光合速率、PNUE和PPUE升高; 红锥气孔大小缩小, 但光合速率不变; 木荷气孔增大而密度减小, 栅栏组织厚度减小, 光合速率、PNUE和PPUE降低。综上所述, 红枝蒲桃、海南红豆和木荷能够通过降低叶片厚度来适应高温环境, 不同物种的气孔调节、养分维持、光合速率和光合养分利用效率对增温的响应存在差异。增温有利于固氮植物海南红豆的生长, 但不利于传统优势树种木荷和红枝蒲桃的生长。因此, 在未来气候变暖的情况下, 固氮植物海南红豆由于具有较强的适应能力, 在南亚热带常绿阔叶林中可能会取代木荷和红枝蒲桃等成为新的优势树种。