模拟喀斯特生境条件下干旱胁迫对青冈栎苗木的影响

为了研究喀斯特"双层"地质结构对植物的影响,以及在干旱环境下,喀斯特地区植物的生理变化与适应策略,建立"土壤层-岩石(石灰岩)层-岩溶水层"水分供应分层模拟柱,对‘土壤层’设置不同水分梯度,种植青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)苗木进行干旱胁迫试验,测定青冈栎的叶面积、比叶面积、生物量、渗透调节物质含量、相对叶绿素含量。结果表明:在模拟柱‘岩溶水层’加水条件下,植物根系能下扎至‘岩溶水层’,‘土壤层’干旱胁迫对青冈栎的生理变化没有产生影响;在‘岩溶水层’无水条件下,青冈栎生理变化受‘土壤层’干旱胁迫影响显著,‘土壤层’水分含量越低,青冈栎的叶面积、生物量、叶绿素含量、叶片相对含水量越小,青冈栎干鲜比、根冠比、可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量越高。青冈栎幼苗利用岩溶水层水分是适应喀斯特干旱环境的重要策略。     

干旱胁迫对喀斯特生境蚬木幼苗光合特性及抗性生理的影响

为了解蚬木(Excentrodendron hsienmu)幼苗对喀斯特干旱生境的生理适应,基于构建的模拟喀斯特生境装置,以2年生蚬木幼苗为供试材料,研究岩溶水分和土壤水分两个因素对蚬木幼苗叶片光合及抗性生理的影响。结果表明:蚬木的光合作用-光响应曲线符合非直角双曲线函数模型,岩溶水层2种处理下的光响应曲线变化基本一致。土壤水分显著影响叶片最大净光合速率和暗呼吸速率,2个因素及其交互作用极显著影响叶片相对叶绿素含量。最大净光合速率和暗呼吸速率随土壤干旱胁迫加剧而下降,相对叶绿素含量则表现为增加趋势。土壤水分极显著影响游离脯氨酸、显著影响丙二醛和过氧化物酶,干旱胁迫组的游离脯氨酸含量显著高于对照,重度干旱胁迫下丙二醛含量显著高于对照。过氧化物酶活性均随干旱加剧先升后降,峰值出现在中度胁迫。研究表明,蚬木具有较强的耐旱潜力,渗透调节物质的主动适应是其耐旱的主要原因。     

岩溶干旱胁迫下青冈栎水分参数变化

根据岩溶生境特点设计表层岩溶水-岩石(灰岩)-土壤水分供应分层模拟柱,对青冈栎(Cyclobalanopsis glauca)进行水分控制试验;运用压力容积(P-V)技术,研究了在水分胁迫下青冈栎的日水势(P)、饱和含水量时的最大渗透势(ψsats)、初始质壁分离时的渗透势(ψtlps)、初始质壁分离时渗透水相对含量(ROWCtlp)、初始质壁分离时相对含水量(RWCtlp)、质外体水的相对含量(AWC),以及饱和含水量时最大渗透势与初始质壁分离时的渗透势之差(△P)的变化.结果表明,在无表层岩溶水-岩石-土壤处理中,随着土壤干旱胁迫程度的增加,ROWCtlp、RWCtlp、ψsats、ψtlp呈明显下降,而AWC值上升;在有表层岩溶水-岩石-土壤处理下,青冈栎受土壤水分胁迫不明显,水分参数变化不显著.表层岩溶缺水时,土壤水分含量是影响青冈栎水分参数变化的主要因素,在一定的干旱胁迫范围内,随着干旱程度的提高,青冈栎耐旱性不断增加.     

干旱-复水对桂西北喀斯特地区青冈栎叶片光合能力、叶绿素荧光和显微结构的影响

为了探讨喀斯特地区适生种青冈栎幼苗对“干旱－复水”环境的适应机制,以当年生青冈栎实生苗为材料,通过盆栽控水试验,研究了4 种土壤干旱胁迫强度[对照（–0.1 MPa）、轻度干旱（–0.5 MPa））、中度干旱（–0.9 MPa）和重度干旱（–1.5 MPa）]及复水处理对叶片的水分状况、光合、叶绿素荧光和解剖结构参数的影响。结果表明：（1）随干旱胁迫加剧,叶片相对含水率、水势、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）均显著降低,而气孔限制值（Ls）显著增加;轻度胁迫下各光合参数以及轻中度胁迫下瞬时水分利用效率（WUE）均不受显著影响。复水后,各干旱处理叶片水分参数、Pn、Tr、Gs、Ci、WUE均比复水前提高,Ls比复水前降低;轻度胁迫复水后叶片水分和光合参数均优于对照,中度胁迫仅Ls未恢复到对照,重度胁迫复水后叶片水分和光合参数均未恢复。（2）随干旱胁迫加剧,叶片初始荧光（Fo）显著增加,而最大荧光（Fm）、最大光化学量子产量（Fv/Fm）和潜在光化学效率（Fv/Fo）均显著下降,且在轻度胁迫下均与对照显著差异。复水后,各干旱胁迫Fm、Fv/Fm和Fv/Fo比复水前提高,而Fo均略低于复水前,轻度胁迫复水后各叶绿素荧光参数均恢复到或优于对照,中度和重度胁迫复水后Fo未恢复到对照,且重度胁迫复水后Fv /Fm仅为0.75。（3）随干旱胁迫加剧,叶片厚度、上下表皮厚度、气孔密度、主脉导管直径均显著增加,叶片气孔器长度、宽度、开口面积、海绵组织厚度均显著降低,而栅栏组织厚度、栅海比和主脉厚度均表现为中度＞轻度＞对照＞重度。复水后,仅各干旱胁迫处理的气孔开口面积和主脉厚度比复水前显著提高;轻度胁迫复水后叶片结构参数也均恢复到或优于对照,中度胁迫复水后气孔开口面积仍显著低于对照,重度胁迫复水后气孔开口未能恢复打开,主脉厚度也低于对照。因此,青冈栎幼苗有耐旱性和旱后恢复能力,适合作为喀斯特地区的生态恢复树种,但在青冈栎幼苗抚育阶段应免受中度以上干旱胁迫（–0.9 MPa）,以利于其旱后恢复生长。     

辽东栎(Quercus liaotungensis)幼苗对土壤干旱的生理生态适应性研究

用盆栽方法人工模拟土壤干旱条件,研究辽东栎天然萌生幼苗对土壤干旱的生理生态反应。结果表明:随土壤含水量的减少,辽东栎幼苗的耗水量明显下降,耗水高峰期提前,在重度干旱下耗水峰形由单峰变为双峰。在干旱胁迫前期辽东栎叶水势变化较平缓,后期则急剧下降,尤其在严重干旱下,水势变化趋势呈"M"形,叶片含水量较稳定,对土壤水分含量变化不敏感。在中度干旱下辽东栎叶片的持水力有所增加。辽东栎属低蒸腾速率树种,平均仅为2.98μg cm^-2·s^-1。不同生长季节蒸腾速率日进程不同, 8月份的蒸腾速率日进程在适宜水分下是双峰曲线,在中度干旱下是单峰曲线,重度干旱下蒸腾速率一直维持在较低水平,呈波状起伏;9月份的蒸腾速率下降近50%,仍有明显的单峰(适宜水分下)和双峰(中度干旱下)。对蒸腾速率与环境因子的简单相关分析表明:在适宜水分和中度干旱下,光照强度对辽东栎幼苗蒸腾速率影响最大,在重度干旱下,大气温度对辽东栎的蒸腾速率影响较大。随土壤含水量减少,辽东栎幼苗的蒸腾速率在中度干旱时上升,重度干旱时急剧下降,光合速率、瞬时水分利用效率、羧化效率均下降;地上部生长受抑,根冠比加大, WUE₁下降,而WUE₂在中度干旱下升高,在重度干旱下下降。其幼苗不耐高温强光,高温强光对其光合和蒸腾有抑制作用,特别是在土壤严重干旱下表现更明显。     

不同土壤水分下4种沙生灌木的光合光响应特性

采用盆栽试验在适宜水分、中度干旱和重度干旱(土壤田间持水量的70%-75%、45%-50%和30%-35%)条件下,研究了4种沙生灌木柠条、花棒、沙木蓼和杨柴1年生幼苗的光合光响应特性。结果表明:各灌木光响应曲线的变化趋势基本一致,采用非直角双曲线模型拟合良好;各灌木净光合速率在同等光合有效辐射时均表现为适宜水分中度干旱重度干旱;各灌木在干旱条件下叶片表观量子效率与最大净光合速率均较适宜水分下降低,两项参数在中度与重度干旱下的平均降幅柠条均为最小,反映出柠条光合作用对干旱胁迫较强的适应性;干旱条件下光饱和点的降低是造成4种沙生灌木对光照需求改变的主要原因,光补偿点和饱和点的协同变化表明柠条具有对光环境良好的适应性;4种沙生灌木在干旱条件下暗呼吸速率均降低。在西北沙区人工植被建设中从光合特性考虑,柠条更宜作为土壤水分较差立地上的先锋树种。     

土壤干旱对沙棘苗木生长及水分利用的影响

研究了土壤干旱条件下盆栽沙棘苗木生长、光合和水分关系的变化。结果表明,同样环境条件下,蒸腾速率随干旱胁迫程度加重而降低,而蒸腾日进程差异不大,均为单峰曲线,峰值出现在11：00;轻、中度干旱胁迫下沙棘叶含水量、水势、渗透势、膨压下降幅度较小,光合速率、侧枝生长速率保持在较高水平,能维持基本的生长量,表现出耐旱植物的生理特征;重度干旱胁迫使上述指标下降较显著,且长时间胁迫后,33．3％沙棘幼苗死亡。     

喀斯特干旱环境对青冈栎叶片生长及叶绿素荧光动力学参数的影响

为了探讨喀斯特植被恢复树种青冈栎对干旱环境的适应机制,以当年生青冈栎实生幼苗为材料进行盆栽控水试验,设置正常浇水(-0.1 MPa,对照)、轻度干旱(-0.5 MPa)、中度干旱(-0.9 MPa)和重度干旱(-1.5 MPa)胁迫处理,研究持续干旱处理(15、30、45、60和90天)对其幼苗叶片生长及叶绿素荧光参数的影响.结果表明: 随着干旱胁迫强度的加剧, 叶片的单叶面积、健康叶片数量、叶片含水率、总叶绿素、类胡萝卜素、最大荧光、最大光化学量子产量和潜在光化学效率均显著下降,而枯叶数量和初始荧光显著增加.这些参数在轻度干旱胁迫处理和对照之间均无显著差异.在轻度干旱胁迫处理下,青冈栎幼苗叶片PSⅡ单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)、捕获用于还原q_A的能量(TR_o/RC)、单位面积内有活性的反应中心数目(RC/CS)、单位面积捕获的光能(TR_o/CS)和单位面积内用于电子传递的光能(ET_o/CS)均与对照无显著差异,其中RC/CS总是略高于对照,TR_o/CS和ET_o/CS均在第45天达到峰值,分别为606.12和440.78;而中度和重度干旱胁迫处理叶片的ABS/RC、TR_o/RC、ET_o/RC、DIR_o/RC、RC/CS、TR_o/CS和ET_o/CS均低于对照,且随干旱胁迫时间的延长,重度干旱胁迫处理下降更显著.随干旱胁迫的加剧和时间的延长,叶片最大量子效率、其他电子受体的概率和电子传递的量子比率均下降,而用于热耗散的量子比率增加.轻度干旱胁迫下青冈栎幼苗表现出较强的适应性,中度干旱胁迫引起部分叶绿素荧光参数和光合色素指标下降,导致幼苗生长缓慢,而重度干旱则对幼苗生长的影响较为严重,但幼苗未出现死亡现象.因此,青冈栎幼苗有较强的干旱忍受能力,适合在喀斯特地区植被恢复重建和造林工程中应用.     

土壤干旱对转基因甘薯光合曲线的响应

采用盆栽试验的方法,设置适宜水分、中度干旱和重度干旱(土壤田间持水量的75%—80%、60%—65%和35%—40%)等3个土壤水分条件,以叶片同时转入Cu/Zn SOD和APX基因的甘薯和未转基因对照植株为材料,研究它们在不同水分条件下的光合响应特性。结果表明:在不同的土壤水分条件下,转基因(TS)和未转基因(NS)植株光响应曲线的变化趋势均基本一致,但转基因甘薯叶片的光合速率都高于未转基因植株,尤其是在严重的干旱胁迫下两者的差异最为显著,表明同时转入的Cu/Zn SOD和APX抗氧化酶基因有利于甘薯在干旱逆境下维持较高的光合能力。正常的水分水平及中度干旱胁迫下,TS和NS植株叶片的Pmax无明显差别,但在严重干旱条件下TS叶片的Pmax显著高于NS。在本试验中,与适宜水分处理相比,NS植株叶片的表观量子效率(φ)在中度干旱胁迫下就开始显著下降,而TS植株只是轻微下降,到严重干旱时,两者都显著下降,但是TS仍略高于NS植株。随着土壤干旱程度增加,甘薯叶片光补偿点(LCP)增高,光饱和点(LSP)、表观量子效率(φ)、暗呼吸速率(Rd)下降,表明干旱胁迫使气孔关闭,光能利用率降低,同时利用CO2的能力降低,光合产物消耗增加,不利于同化产物的积累,在干旱胁迫条件下,转基因甘薯叶片光补偿点(LCP)、光呼吸增高以及光饱和点下降的幅度均明显小于未转基因植株,这可能是因为转入的抗氧化酶基因提高干旱胁迫下叶片中酶促防御系统的活性,适度缓解了干旱逆境引起的膜脂过氧化伤害。     

水分胁迫和接种菌根真菌对青冈栎根系形态的影响

以石漠化地区造林树种青冈栎幼苗为试验材料,在盆栽条件下,分别用内生菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae,Gm)、根内球囊霉(Glomus intraradices,Gi)、外生菌根真菌彩色豆马勃(Pisolithus tinctorius,Pt)和3种菌根真菌混合菌剂进行接种,利用根系扫描仪Epson Perfection V700和根系分析软件WinRhizo,研究了正常水分、中度干旱和重度干旱条件下菌根真菌对青冈栎幼苗根系形态的影响。结果表明:在土壤干旱条件下,接种菌根真菌使青冈栎根系生物量、总根长、根表面积和根体积显著增加,使根平均直径减小;在土壤中度干旱胁迫下,Pt处理根表面积显著高于Gm和Gi处理,而根平均直径显著小于Gm和Gi;在重度干旱胁迫下,Pt处理根生物量和根体积显著小于Gm和Gi,根平均直径显著大于Gm和Gi;相关性分析表明,菌根侵染率与根生物量和总根长呈极显著正相关。本研究表明,在干旱条件下,菌根真菌可改变青冈栎幼苗根系形态,促进碳水化合物向根系积累和分配。     

Determination of stoichiometry of radioiodination of proteins

A sensitive method for the detection of small quantities of hydrophobic antioxidant free radical scavengers such as butylatedhydroxytoluene (BHT) and butylatedhydroxyanisole (BHA) in aqueous samples is described. The procedure involves extraction of the hydrophobic free radical scavenger into an organic solvent phase, followed by the subsequent reaction of an aliquot of this extract with the stable cation radical tris(p-bromophenyl)amminium hexachloroantimonate (TBACA). In experiments with BHT and BHA, the loss of TBACA absorbance at 730 nm was found to be linearly proportional to the amount of antioxidant added, with quantities of BHT as small as 200 pmol being easily detectable. In aqueous suspensions of dimyristoylphosphatidylcholine vesicles, assays of the aqueous BHT concentration showed that BHT partitioned strongly into the membrane phase, achieving very high BHT/phospholipid ratios. For a given concentration of BHT, partitioning into the membrane phase was greater in large, multilamellar liposomes than in either small, single-walled vesicles or in purified rat brain synaptic vesicle membranes. Direct assay of BHT and BHA in phospholipid membranes, however, was complicated by a nonspecific interaction between TBACA and the phospholipid.     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.