土壤干旱对黄土高原3个常见树种幼苗水分代谢及生长的影响

应用盆栽试验,在人工控制土壤水分条件下对黄土高原3个常见树种丁香(Syringa oblata)、杠柳(Perip-loca sepium)和连翘(Forsythia suspensa)幼苗的生长及水分生理代谢进行了研究.结果表明,随干旱胁迫程度加剧,各树种耗水量明显减少;不同树种单株耗水量差异明显,表现为:连翘>杠柳>丁香.3树种新生枝条生长和叶面积扩展速率明显受土壤含水量影响,均表现为适宜水分>中度干旱>严重干旱,且在同一胁迫水平下,连翘>杠柳>丁香.随干旱胁迫程度的加剧和干旱时间的延长,丁香、杠柳和连翘叶片的含水量、游离脯氨酸以及叶绿素含量均有不同程度的变化,连翘和杠柳的叶片含水量在3种水分条件下均明显高于丁香,杠柳叶片游离脯氨酸含量明显高于丁香和连翘,连翘体内脯氨酸含量最低,丁香和连翘的叶绿素a/b值随土壤含水量的减少逐渐降低,杠柳则表现出相反趋势.不同树种对土壤干旱和高温的响应机制不同,但它们都具有较强的抗旱能力,适应黄土高原干旱的自然条件.     

5-氨基乙酰丙酸对苹果叶片耐弱光能力的影响

为了探讨5-氨基乙酰丙酸(ALA)对苹果耐弱光性的影响,以‘润太2号’和‘郑优3号’两个品种苹果为材料,设置露天对照(CK)、轻度遮荫(LS)和重度遮荫(SS)3种光照条件,通过根际浇灌法研究了10mg·L~(-1) ALA处理对弱光条件下苹果叶片活性氧代谢与叶绿素荧光特性的影响。结果显示:(1)与CK相比,弱光胁迫显著降低了两品种苹果叶片的超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)的活性,增大了超氧阴离子(O_2~(-·))产生速率以及过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量,且‘郑优3号’的活性氧产生速率及MDA含量在弱光下的升高幅度更大;ALA处理显著提高了弱光胁迫下两品种的保护酶活性,降低了活性氧产生速率和MDA含量,并以耐弱光性较差的‘郑优3号’的变化更显著。(2)在弱光胁迫下,苹果叶片的叶绿素含量和叶绿素b/a升高,而ALA处理使二者进一步显著升高。(3)弱光胁迫下,苹果叶片的叶绿素荧光参数V_J、M_o、DI_o/RC显著升高,而ψ_o、ψE_o、ψR_o、PI_(ABS)、PI_(CS)和PI_(total)显著降低;ALA处理抑制了叶绿素荧光参数在弱光胁迫下的变化,甚至使其达到优于对照的水平。研究表明,弱光条件下苹果的抗氧化能力较差,受到明显的氧化伤害,且‘郑优3号’的耐弱光能力比‘润太2号’差;ALA处理提高了苹果在弱光下的抗氧化能力,降低了弱光对苹果叶片的氧化伤害,同时还提高了弱光条件下苹果叶片捕捉、传递和转化光能的效率,改善了光合电子传递情况,增大了苹果叶片在弱光胁迫下的光能利用效率,改善了光合性能;根灌ALA可以明显提高苹果的耐弱光性。     

极端干旱条件下杠柳的落叶相对休眠-复水复苏型生存策略

以3种梯度恒定干旱胁迫(土壤水分分别控制在最大田间持水量的80%、55%和35%)为对照,人工模拟持续自然干旱(干旱15~54 d后复水),研究黄土丘陵区广泛分布的乡土灌木杠柳(Periploca sepium)的形态、耗水、生长、生理在持续干旱、极端干旱以及旱后复水时的变化,探讨长期恒定胁迫及极端干旱下植物的适应性策略。结果表明:(1)在恒定干旱胁迫下,杠柳可调整生长和生理状况使其达到适应有限水分供应的新稳定状态;植株冠层减小,叶片可溶性糖积累以及过氧化物酶活性升高是杠柳适应长期恒定干旱胁迫的重要机制。(2)在长期自然干旱胁迫下,杠柳的形态与生理状况均持续变化。在叶片死亡脱落前,叶片中大量积累的脯氨酸、游离氨基酸和可溶性糖提高了杠柳对干旱胁迫的耐受性;随着干旱胁迫的加剧,杠柳叶片加速衰老死亡、以休眠芽形式进入相对休眠状态。(3)复水后根系和茎复苏长出新芽并补偿生长,新芽中高含量的脯氨酸和游离氨基酸以及高活性状态的SOD和POD表明新芽活跃的生理状态是其补偿生长的重要机制,即杠柳在极端干旱条件下具有落叶相对休眠-复水后复苏型生存策略。     

干旱-复水处理对杠柳幼苗光合作用及活性氧代谢的影响

采用人工控制土壤水分试验,以80%田间持水量处理为对照,研究了3次干旱-复水处理对2年生杠柳幼苗叶片光合作用,根、茎、叶膜脂过氧化和抗氧化系统的影响.结果表明:在干旱条件下,杠柳叶片相对含水量和光合速率(Pn)显著降低,光合色素含量升高.干旱复水后,叶片相对含水量完全恢复,反映了杠柳较强的旱后修复能力;叶绿素含量和Pn均明显高于对照,表现出补偿效应,适度干旱诱导了杠柳的抗旱适应性.干旱胁迫使Pn下降,以气孔限制为主,但在中午发生了非气孔限制;幼叶、新茎和细根中的超氧阴离子产生速率升高,丙二醛含量则降低,说明这些幼嫩组织未受到氧化伤害.不同器官中SOD、CAT和POD活性及变化趋势不同,以细根的3种保护酶的反应最为灵敏,说明细根是杠柳适应干旱环境的重要器官.器官间的相互合作与协调使杠柳能有效地适应干湿交替的干旱环境.     

杠柳幼苗对不同强度干旱胁迫的生长与生理响应

以黄土丘陵区常见灌木杠柳(Periploca sepium Bunge.)的两年生苗木为试验材料,模拟不同程度的土壤干旱环境,研究了土壤干旱对杠柳生长和生理生化特性的影响。结果表明,在3种土壤水分条件下杠柳的耗水和快速生长期均集中在6-8月,与黄土丘陵区雨热期重叠。在干旱胁迫下杠柳生长减慢,生物量累积减小,生物量优先向根系分配,根冠比显著增大。与适宜水分下相比,干旱胁迫下杠柳的水分利用效率随生物量与耗水量减小而显著升高,表明杠柳具有节约型水分利用对策。杠柳在干旱前期和中期丙二醛(MDA)含量下降、膜透性略有增加,干旱末期MDA含量和细胞膜透性与适宜水分相比显著升高。在中度干旱与严重干旱下,杠柳的超氧化物歧化酶与过氧化物保护酶活性持续上升直到试验末期才稍有下降。干旱胁迫对杠柳叶片渗透调节物质含量的影响显著,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量均随着干旱胁迫程度的加大而显著升高,且随着胁迫时间的延长,脯氨酸和可溶性糖含量一直保持上升趋势;可溶性蛋白含量在前期急剧上升,中、后期下降,但含量一直高于适宜水分处理。本研究表明,杠柳能够充分利用黄土丘陵区局部雨热资源优势、具备减少地上蒸发面积、增加地下生长、吸收深层土壤水源等御旱策略以及保持较高的抗氧化酶活性和渗透调节能力等生理学耐旱机制,本研究从生长、生理特征上揭示了杠柳在黄土高原植被自然恢复中普遍存在的原因。     

植物应对干旱胁迫的阶段性策略

干旱是影响植物生存、生长和分布的最重要的非生物胁迫之一,全球暖干化将加剧干旱胁迫.植物对干旱胁迫的响应和适应机制一直是学术研究的热点领域.本文综述了植物应对干旱胁迫的生长和生理响应,在已有的研究结果基础上,提出了植物应对干旱胁迫的阶段性响应策略.从干旱开始到干旱致死,植物经历了干旱开始—轻度干旱—中度干旱—严重干旱—极端干旱5个阶段,分别对应着应激响应—主动适应—被动适应3种响应方式和适应机制.不同阶段中植物抗旱机制的核心任务不同.最后提出了研究植物阶段性响应策略需要解决的关键科学问题及研究方向.