中国特有种——沙芥繁育系统和传粉生物学研究

运用定位观察、杂交指数、花粉-胚珠比、套袋试验和重力玻片法等方法,对沙芥自然居群和人工栽培种群的开花日动态、繁育系统和传粉习性进行了研究.结果显示:沙芥在自然居群和人工栽培种群开花日高峰分别在19:00和15:00～18:00.沙芥繁育系统为异花授粉植物.沙芥传粉媒介中风的飘移能力非常微弱;沙芥自然居群的访花昆虫有19种,分属于6个目;人工栽培种群的访花昆虫有11种,分属于6个目.意大利蜜蜂、熊蜂、黑带食蚜蝇和拟蜂食蚜蝇是两个居群共有的主要传粉昆虫,在自然居群熊蜂每天的访花频率呈双峰曲线,其中访花最高峰与开花日高峰基本重叠.     

小菜蛾成虫对沙芥的产卵嗜好性的初步研究

通过室内试验,比较了小菜蛾Plutella xylostellaL.对沙生十字花科蔬菜沙芥叶(PugioniumcornutumL.)、小白菜、油菜和甘蓝叶的产卵选择性。结果表明,产卵选择性顺序为沙芥≥小白菜>油菜>甘蓝,在沙芥叶上的产卵率是甘蓝叶上的9倍多;补充营养使小菜蛾成虫的产卵量平均提高2.5倍,产卵次数增加2倍,在有沙芥叶条件下,当日羽化的小菜蛾便可交尾产卵;在无沙芥叶条件下,小菜蛾成虫的产卵前期平均延迟1d左右。     

沙芥叶片活性氧和抗坏血酸对干旱胁迫的响应

本文以沙生蔬菜——沙芥为材料,研究干旱胁迫下其叶片内活性氧和抗坏血酸的积累规律和相互关系,为沙生植物干旱胁迫下叶片内活性氧积累和利用提供理论依据,也为植物干旱胁迫下抗坏血酸调控机制研究提供新的思路。结果表明,随着土壤相对含水量的下降,沙芥叶片内AsA、DHA、总AsA、HO·、Pn、Gs含量均呈下降的趋势,而O2ˉ·、H2O2和MDA含量呈上升趋势;同时总AsA与HO·含量极显著正相关,与H2O2显著正相关,与O2ˉ·显著负相关,DHA与HO·显著相关。     

沙芥属（Pugionium Gaertn.）植物子叶叶表皮微形态特征研究

采用扫描电镜观察了十字花科沙芥属二年生草本植物沙芥、斧翅沙芥、距果沙芥和宽翅沙芥的子叶表皮形态特征。其结果表明：沙芥属植物子叶上下表皮均有凸起的大的条形泡状细胞分布,呈平行排列,且每个种的上表皮的泡状细胞的密度均大于下表皮的泡状细胞密度,其中上下表皮的密度以沙芥的为最小,以宽翅沙芥为最大,且沙芥、距果沙芥和宽翅沙芥的下表皮的泡状细胞长度大于上表皮,而斧翅沙芥则相反;沙芥、斧翅沙芥与宽翅沙芥的叶片上下表皮细胞胞隆起,气孔下陷,而距果沙芥子叶上表皮的气孔生于表皮细胞下,表皮细胞未隆起,气孔下陷。该研究说明沙芥属植物子叶表皮微形态既有种间相似的特征,又存在一定的特异性,可为本属种间的分类及其抗逆机理提供形态学依据。     

沙芥和斧形沙芥种子萌发对土壤含水量的适应性

以中国特有种沙芥[Pugionium cornutum(L.)Gaertn.]和濒危种斧形沙芥(Pugionium dolabratum Max-im.)的种子为研究材料,利用自然生境的沙土在室内进行种子萌发人工模拟试验,研究沙芥和斧形沙芥种子萌发、幼苗出土和幼苗生长对土壤含水量的适应性。结果表明:沙芥和斧形沙芥果实适宜萌发的土壤含水量范围均为6%～12%,适宜出苗的土壤含水量范围均为6%～16%。当土壤含水量低于2%时,果实不能萌发;当土壤含水量低于3%时,幼苗不能出土定居;当土壤含水量为6%～12%时,最有利于幼苗的生长。当土壤含水量分别为3%～8%和4%～8%时,沙芥和斧形沙芥植株根冠比最大。因此,沙芥和斧形沙芥种子萌发机制对沙生环境有着极强的适应性;植株将更多的同化物用于根系生长,以吸收更深层次的水分,从而适应含水量低的土壤。     

沙芥属(十字花科)的起源、分类与进化研究进展

沙芥属(PugioniumGaertn.)最初是从匙荠属(Bunias)中分出来单独建立的属,ndhF系统树表明,该属和高河菜属(Megacarpaea)、Farsetia、香雪球属(Lobularia)、屈曲花属(Iberis)和Ionopsidium亲缘关系较近,且和高河菜属构成姐妹关系。自从沙芥属确立以来,先后发表过沙芥[P.cornutum(L.)Gaertn]、斧形沙芥(P.dolabratum Maxim.)、距果沙芥(P.calcaratum Kom.)、鸡冠沙芥(P.cristatum Kom.)、翅果沙芥(P.pterocarpum Kom.)等5个种和宽翅沙芥(P.dolabratumvar.platypterum H.L.Yang)1个变种,但形态统计学和分子生物学的证据表明,沙芥属应该仅包含沙芥(P.cornutum)和斧形沙芥(P.dolabratum)2个形态学物种。基于不同遗传背景的DNA分子标记的研究结果进一步表明,沙芥和斧形沙芥这2个形态学物种间的遗传分化明显,但种间分化的时间并不久远,它们很可能是更新世以来随中亚和中国西北沙漠发展扩张而形成的2个近期分化的姐妹种。该文对沙芥属的系统起源、属下分类和遗传进化方面的研究历史和最新研究进展进行综述,并提出了研究中存在的问题。     

沙芥属植物活性氧清除系统对干旱胁迫的响应

以沙芥属植物沙芥和斧形沙芥幼苗为试材,采用盆栽控水干旱方法,分析其在不同干旱胁迫强度下根和叶的活性氧水平、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化,并利用隶属函数法和抗旱系数法综合评价沙芥和斧形沙芥的抗旱性。结果表明: （1）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中O^-·₂产生速率及·OH、H₂O₂、MDA含量总体呈逐渐升高的趋势,且干旱胁迫下沙芥比斧形沙芥产生了更多的ROS和MDA。（2）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中POD、APX、GST活性及叶中GR活性均先升高后降低,叶中的SOD活性以及根中GR、GPX活性均先降低后升高,根和叶中的CAT活性、叶中的GPX活性和根中SOD活性均逐渐升高;但根和叶中的SOD、POD、CAT活性在各干旱处理下均表现为斧形沙芥高于沙芥。（3）沙芥和斧形沙芥的根和叶中AsA含量随着干旱胁迫程度的加剧而先升高后降低,GSH含量逐渐升高,CAR含量逐渐降低,而VE含量在叶中逐渐升高,在根中却逐渐降低;但斧形沙芥比沙芥合成更多的AsA和GSH,其植物体内AsA GSH循环系统能清除更多的ROS。（4）沙芥和斧形沙芥的根和叶中总抗氧化能力（T AOC）均随着干旱加剧逐渐增强,且斧形沙芥的总抗氧化能力强于沙芥;活性氧清除系统的平均隶属度和综合抗旱系数显示,轻度干旱胁迫下沙芥抗旱性强于斧形沙芥,中度和重度干旱胁迫下斧形沙芥的抗旱性强于沙芥。研究认为,在干旱胁迫条件下,斧形沙芥根叶中ROS和MDA含量明显低于沙芥,而其大部分抗氧化酶活性和抗氧化剂含量高于沙芥,斧形沙芥植株体内抗氧化系统表现出更强的活性氧清除能力,从而表现出更强的抗旱性。     

NaCl胁迫下沙芥的渗透调节作用

本文系统分析了荒漠资源植物沙芥在不同浓度NaCl下的渗透调节作用。结果表明,随外加NaCl浓度从25 mmol·L^-1升高至200 mmol·L^-1,Na⁺、Cl^-、脯氨酸和总无机离子的含量及其对叶渗透势的贡献不断升高,K⁺和可溶性糖的含量及其贡献先降低后升高,SO₄^2-和PO₄^3-的含量不断升高但其贡献变化不大;Na⁺、Cl^-和K⁺对叶渗透势的贡献交替位列前三,可溶性糖位居第四。由上可知,沙芥主要通过积累无机离子特别是Na⁺和Cl^-进行渗透调节以抵御外加NaCl的渗透胁迫。     

肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物幼苗光合特性的影响

为探讨肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物光合特性的影响，以沙芥和斧翅沙芥幼苗为试验材料，研究 0、0.01、0.1、1和10 mmol·L-1肉桂酸和邻苯二甲酸处理下其生长、叶绿素含量、叶绿素荧光参数和气体交换参数的变化。结果表明：（1）肉桂酸、邻苯二甲酸对沙芥幼苗生长均表现为低浓度促进高浓度抑制，而对斧翅沙芥生长则表现为抑制作用，肉桂酸、邻苯二甲酸浓度为10 mmol·L-1时对沙芥属植物的生长抑制作用最显著。（2）不同浓度肉桂酸和邻苯二甲酸处理后沙芥与斧翅沙芥的叶绿素a（Chl a）、叶绿素b（Chl b）、叶绿素总量(Chl.a+b)均出现不同程度的下降（3）沙芥和斧翅沙芥叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol·L-1显著低于对照，胞间 CO2浓度（Ci）无显著变化，其光合速率降低的主要原因是由非气孔因素所致。（4）沙芥和斧翅沙芥的最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ФPSII）和光化学猝灭系数（qP）均在肉桂酸和邻苯二甲酸浓度为10 mmol·L-1显著低于对照，而非光化学荧光猝灭系数( NPQ ) 则显著高于对照。研究表明，高浓度邻苯二甲酸和肉桂酸抑制沙芥和斧翅沙芥幼苗的光合作用，降低其光合速率，导致沙芥和斧翅沙芥叶片的PSII反应中心活性和开放程度受损，进而影响沙芥和斧翅沙芥的生长。另外肉桂酸和邻苯二甲酸对沙芥属植物光合特性的影响表现出差异，这可能是由于植物类型和胁迫类型不同而表现出不同的变化趋势。     

光照和温度对沙芥和斧翅沙芥植物种子萌发的影响

研究了生长于不同生境下的沙芥(Pugionium cornutum(L.)Gaertn.)和斧翅沙芥(Pugionium dolabratum Maxim.)种子萌发对光照和温度的响应。结果表明:沙芥和斧翅沙芥种子在光下萌发受到显著(P0.05)的抑制作用,其中沙芥种子萌发受光的抑制作用强于斧翅沙芥种子。在黑暗10—40℃恒温条件下,沙芥和斧翅沙芥种子在15—35℃范围内均可萌发,在15℃和35℃下沙芥种子的萌发要优于斧翅沙芥种子;其种子分别在25℃和30℃下达到最佳的萌发响应,在此条件下斧翅沙芥种子的萌发特性优于沙芥种子。在黑暗变温条件下,沙芥和斧翅沙芥种子在20/30℃(12h/12h)下达到最佳的萌发响应,此处理下的萌发率高于其各自最佳恒温处理下的萌发率,其萌发后幼苗下胚轴和胚根的长度较最佳恒温处理有明显的下降,但它们的干重却差异较小,说明变温处理有利于两种种子的萌发和形成强壮的幼苗。综上所述,沙芥和斧翅沙芥种子在黑暗和20/30℃变温条件下有利于种子萌发和幼苗建成。