植物光合作用限制因素与植被生产力研究进展

随着全球气候变化的加剧,陆地生态系统中植物光合作用限制影响程度的增加已成为降低全球植被净初级生产力的主要因素。系统了解植物光合作用限制因素是科学评估植被生产力的重要前提,也是缓解植物光合作用限制,增加植物光合碳同化能力的先决条件。对植物光合作用限制因素进行了系统解析,分析了光合作用三种限制因素生化限制(Biochemical limitation,l_b)、气孔限制(Stomatal limitation,l_s)、叶肉限制(Mesophyll limitation,l_m)的环境响应,重点讨论了叶肉限制及其影响机理,述评了光合作用限制定量分析方法及改善措施,最后以提高植被生产力为驱使目标,对未来植物光合作用限制因素研究提出以下内容：(1)基因工程技术与系统生物学数据相结合提高植被生产力;(2)气孔响应速度对植物光合作用的影响机制;(3)水通道蛋白(Aquaporin, AQPs)和碳酸酐酶(Carbonic anhydrase, CAs)感知环境信号变化的驱动基因。以期为未来气候变化背景下,深入认识和降低植物光合作用限制,提...     

丛枝菌根真菌对薰衣草耐热性的影响

于不同温度（25℃/20℃、35℃/30℃和40℃/35℃）下测定接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae、变形球囊霉Glomus versiforme和F. mosseae+G. versiforme 混合菌种处理对狭叶薰衣草Lavandula angustifolia耐热性的影响。结果表明,供试AMF能与狭叶薰衣草根系形成菌根共生体,以混合菌种处理的侵染率最高,达到68%。40℃/35℃下,与不接种AMF对照相比,混合菌种处理的狭叶薰衣草叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸和叶绿素等含量以及根系活力分别提高了46%、68%、65%、29%和70%;与不接种AMF对照相比,3种温度处理下接种AMF显著增加了狭叶薰衣草植株超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶和硝酸还原酶活性,而降低相对电导率及丙二醛含量。表明接种AMF能增强狭叶薰衣草抗氧化酶活性,减轻高温造成的伤害,增强耐热性,与单一接种相比以混合接种摩西斗管囊霉和变形球囊霉提高狭叶薰衣草耐热性的效应最大。     

青藏高原东缘川滇高山栎和西南花楸叶片性状对海拔的响应

叶片作为响应环境变化最为敏感的植物器官,是反映植物生存策略的重要指示者。为明晰高山植物响应海拔变化的生态适应策略,本研究于青藏高原东缘选取不同海拔(2600、2800、3000、3200和3400 m)下常绿阔叶树种川滇高山栎和落叶阔叶树种西南花楸为对象,测量叶片形态、解剖性状、气体交换参数、叶绿素荧光参数等指标,研究二者响应海拔变化的异同及生态适应策略。结果表明：随着海拔的升高,川滇高山栎的叶片干物质含量显著降低,西南花楸显著增加,两者叶片均逐渐变小;川滇高山栎的栅栏系数呈下降趋势,西南花楸的栅栏系数呈上升趋势,二者的叶片、栅栏组织、海绵组织、上表皮和下表皮的厚度均显著增加,与海拔2600 m相比,海拔3400 m处分别增加22.4%、4.9%、45.1%、23.3%、19.6%和28.2%、46.9%、8.9%、25.9%、20.8%。西南花楸叶片气体交换参数和叶绿素荧光参数随着海拔升高显著增大,而川滇高山栎与之相反。两者叶片解剖性状、气体交换和叶绿素荧光参数均具有较强的可塑性,绝大多数叶片性状间以及叶片性状与海拔之间存在显著相关关系。川滇高山栎应对海拔变化的生存策略较为保守,西南...     

模拟氮沉降和接种外生菌根真菌对马尾松(Pinus massoniana)幼苗营养元素的影响

量化植物地上部和地下部元素含量对于理解和预测植物养分平衡如何响应大气氮沉降的变化至关重要。通过盆栽试验研究了氮沉降增加背景下外生菌根真菌对马尾松幼苗营养元素的影响。对马尾松幼苗进行了接种两种外生菌根真菌：（彩色豆马勃（Pisolithus tinctorius，Pt）与厚环乳牛肝菌（Suillus grevillei，Sg））以及4种氮素浓度添加：0 kg N hm^-2a^-1（N0）、正常氮沉降30 kg N hm^-2a^-1（N30）、中度氮沉降60 kg N hm^-2a^-1（N60）、重度氮沉降90 kg N hm^-2a^-1（N90），共12个处理，测定了马尾松地上部和地下部大量元素和微量元素的含量。结果表明：施氮改变了营养元素在马尾松幼苗地上部和地下部的含量，马尾松幼苗磷（P）、钙（Ca）、铁（Fe）、锰（Mn）等元素均在N60时达到临界值，而当输入的量超过了马尾松对氮的需求时，氮沉降会使马尾松营养元素含量较最适浓度时降低，地上部碳（C）随施氮浓度的升高先升高后降低，N随施氮浓度的升高而升高，根系和叶片钾（K）、Ca、镁（Mg）均随施氮浓度的升高而降低，施氮也降低了根系C及微量元素的含量。但在同一施氮浓度下，接种外生菌根真菌（EMF）后能够提高大多数元素的含量，N90时接种厚环乳牛肝菌（Sg）和彩色豆马勃（Pt）的叶片N含量与对照相比分别提高112.6%和138.6%，根系N含量分别提高73.1%、71.6%；N60时接种Sg和Pt的植株叶片P含量比不施氮未接种对照分别提高了166.3%、132.9%，根系P含量分别提高了40.8%、38.5%。EMF能够维持植物养分平衡，从而降低高施氮量对植物的影响效果。这为未来气候变化情景中氮沉降增加下接种EMF可以调节植物元素含量，从而达到更适应环境的元素平衡来促进生长提供理论依据。     

AM真菌增强孔雀草耐阴性的效应

于温室盆栽不同光照条件（遮光率分别为0%、24%、48%、72%、96%）下,对孔雀草Tagetes patula进行接种丛枝菌根（arbuscular mycorrhiza,AM）真菌幼套近明球囊霉Claroideoglomus etunicatum、摩西斗管囊霉Funneliformis mosseae、球状巨孢嚢霉Gigaspora margarita和不接种对照处理,测定孔雀草菌根侵染率、生长指标和生理指标,旨在评价AM真菌对孔雀草耐阴性的影响。结果表明,供试AM真菌均能侵染孔雀草根系形成典型的丛枝菌根,不同遮光处理均以接种F. mosseae的侵染效果最佳,强光及弱光均不利于AM真菌侵染,当遮光率为24%时,孔雀草生长状况最佳。与不接种对照相比,接种F. mosseae显著提高了孔雀草株高、茎粗、叶面积、根冠比、比叶重、着花数和花茎,单花花期延长,提高了根系活力、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和可溶性糖含量,降低了脯氨酸含量,光补偿点下降,光饱和点升高,最大净光合速率增大。结果表明,适当遮荫有利于孔雀草生长发育,接种AM真菌能增强孔雀草对光照的适应能力,促进植株生长发育,减缓弱光造成的损伤,增强其耐阴性,且以接种F. mosseae效果最好。