光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响

以自然湖泊沉积物为研究基质,利用微型电机控制溶氧微电极实现纵向精确微位移,在照光与遮光条件下,对典型湿地植物菖蒲幼苗、成株根系根基部起总根长1/4处(根1/4)、根系中部(根1/2)、从根基部起总根长3/4处(根3/4)及根尖(根1)处根系微界面径向溶氧浓度变化进行原位精确测定。结果表明:无论有无光照,菖蒲幼苗、成株根系不同部位均存在从根表面至沉积物氧饱和度由高到低的氧扩散层,其厚度0.18—0.68 mm;根1/2、3/4、1处氧扩散能力菖蒲成株较幼苗显著增强(P<0.01),根1/4处二者则无显著差异(P>0.05);光照对菖蒲幼苗、成株根系不同部位氧扩散能力的影响存在差异,光照对菖蒲幼苗根1/2及菖蒲成株根1/2、根3/4处影响显著(照光组显著高于遮光组,P<0.01),而对菖蒲幼苗根1/4、根3/4、根1及菖蒲成株根1/4、根1处无显著影响(P>0.05);从根系泌氧空间差异上看,照光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2>根3/4≈根1≈根1/4(P<0.01,P>0.05)和根1/2>根3/4>根1>根1/4(P<0.01),遮光条件下菖蒲幼苗、成株分别表现为根1/2≈根3/4≈根1≈根1/4(P>0.05)和根1/2>根3/4≈根1>根1/4(P<0.01,P>0.05)。     

Cu污染土壤中溪荪和花菖蒲的生长状况及对Cu的积累及转运能力

采用土壤栽培方法,研究了在Cu添加量为0(CK)、200、400、600、800和1 000μg·g-1的土壤中溪荪(Iris sanguinea Donn es Horn.)和花菖蒲(I.ensata Thunb.var.hortensis Makino et Nemoto)叶和根的数量、长度及生物量(干质量)6个生长指标的变化趋势,并对叶和根中的Cu含量和积累量、全株的Cu积累量、Cu的富集系数及转运系数进行了比较分析.结果表明:随土壤中Cu添加量的提高,溪荪的根数逐渐降低且显著低于对照;而溪荪的其余5个生长指标和花菖蒲的6个生长指标均总体呈现出在Cu添加量较低的条件下逐渐增加并显著高于对照、在Cu添加量较高的条件下逐渐减小且显著小于对照的变化趋势;其中在Cu添加量1 000μg·g-1的土壤中2种植物的生长均受到显著抑制(P＜0.05);而添加400和600μg·g-1Cu则分别对2种植物的生长有一定的促进作用.随土壤中Cu添加量的增加,溪荪和花菖蒲叶及根中的Cu含量均逐渐提高;溪荪对Cu的富集系数和转运系数以及花菖蒲对Cu的富集系数均显著小于对照,而花菖蒲对Cu的转运系数则呈现在Cu添加量较低的条件下高于对照、Cu添加量较高的条件下低于对照并逐渐减小的趋势;在添加了Cu的土壤中,溪荪叶、根和全株对Cu的积累量均低于花菖蒲,但均显著高于对照,且2种植物根的Cu含量及积累量均大于叶片,表明溪荪和花菖蒲均具有一定的Cu积累能力,且主要积累在根中,花菖蒲对Cu的积累能力优于溪荪.综合分析结果显示:溪荪和花菖蒲不是Cu超积累植物,但对Cu胁迫均具有一定的耐性,且花菖蒲的耐性略强于溪荪;溪荪和花菖蒲分别适宜栽植于Cu含量400和600μg·g-1以下的土壤中,可用于轻度和中度Cu污染土壤的植物修复和环境美化.     

Cd-Cu复合胁迫对黄菖蒲叶片及根系中Cd和Cu的积累及其迁移率的影响

采用水培法研究了Cd-Cu复合胁迫(5 mg·L-1Cd-10 mg·L-1Cu;5 mg-L-1Cd-20 mg·L-1Cu;25 mg·L-1 Cd-10 mg·L-1Cu;25 mg·L-1Cd-20 mg·L-1Cu)条件下黄菖蒲(Iris pseudacorus L.)叶片和根系对Cd和Cu的积累作用及黄菖蒲体内Cd和Cu迁移率的变化规律.结果表明,在50 d的胁迫期内,黄菖蒲叶片和根系中的Cd和Cu含量分别随培养液中Cd和Cu浓度的提高而增加,并随胁迫处理时间的延长基本呈增加的趋势,在胁迫末期明显提高.在不同浓度Cd-Cu复合胁迫条件下,黄菖蒲根系中的Cd和Cu积累量明显高于叶片.在Cd浓度不变的条件下,黄菖蒲叶片和根系中的Cd含量随培养液中Cu浓度的提高而增加;在Cu浓度不变的条件下,黄菖蒲叶片中Cu含量随培养液中Cd浓度的提高而降低.在不同胁迫时间,黄菖蒲植株对Cd的迁移率不同,但培养液中Cd的浓度较高,黄菖蒲植株对Cd的迁移率也较高;黄菖蒲植株对Cu的迁移率随胁迫时间的延长基本上呈上升趋势.研究结果显示,在Cd-Cu复合胁迫条件下,Cu对黄菖蒲体内Cd的吸收具有一定的协同吸收作用,而Cd对Cu的吸收则有一定的拈抗作用.     

黄菖蒲叶片对水分的生物学响应及其净化水质作用

为解决漓江流域水质下降和生态系统退化的关键问题,开展黄菖蒲抗逆性以及水质净化作用研究,为漓江水陆交错带生态修复的植物选择提供科学依据。采用盆栽试验,研究了黄菖蒲在不同基质内不同淹水胁迫下的叶片生长情况,共设5个处理,并在全土基质中开展净化水质实验。结果表明:随着水淹深度的增加,黄菖蒲叶片数明显下降;半淹处理对黄菖蒲生长最有利;水淹时间对黄菖蒲叶片数、叶长、叶宽与叶面积有极显著影响;黄菖蒲叶片长度、宽度和叶片数随淹水处理没有明显差异,基质对黄菖蒲的生长无显著差异;水分比基质对黄菖蒲生长影响大;种植黄菖蒲处理后pH减小为中性,在一定程度上可以净化水质,但对氮磷的净化效果不明显。     

中国西南部菖蒲属的细胞学研究，兼论菖蒲的细胞地理

通过对中国西南部3种菖蒲属（Acorus L.）植物（菖蒲A.calamus L.、石菖蒲A.tatarinowii Schott和金钱蒲A.gramineus Soland.）的细胞学研究,发现分布在运动及四川的9个菖蒲居群中,有5个居群为四倍体（2n=4x=44）,4个居群为六倍体（2n=6x=66）。其中四倍体见于滇南及川西南;六倍体见于滇中及滇西北,并为首次报道。在云南及贵州分布的石菖蒲及金钱蒲5个居群均为二倍体。讨论了菖蒲分布区从二倍本、三倍体、四倍体和六倍体4种不同倍性居群的分布规律和可能的演化关系,六倍体居群的产生很可能喜马拉雅造山运动有关。     

海南岛海菖蒲种群克隆多样性和遗传结构

海草是生长在潮间带和潮下带的单子叶植物,由海草植物组成的海草床是生态系统服务价值最高的生态系统之一.然而,近几十年人类活动干扰、全球气候变化等因素导致海草床衰退严重.海菖蒲是分布于热带、体型最大的雌雄异株海草,我国位于该物种的分布北缘,本文对其克隆多样性和遗传结构进行研究,以期为该海草的保护提供参考.采用4对多态微卫星标记对采自海南岛4个地点的现存海菖蒲种群的样品进行基因型分型.结果表明:海菖蒲种群克隆多样性和遗传多样性较低,这与所研究种群处于分布区北缘有关;种群间遗传分化值范围较大(0.073~0.309),这可能是由于分布于不同港湾的种群间距离范围较大以及局域绝灭/再拓殖的遗传漂变效应所致;各种群未发现近期经历种群瓶颈的信号,很可能是由于种群内遗传多样性已经很低,种群减小未能导致遗传多样性明显降低.根据种群遗传特征,提出了重点保护种群的建议,鉴于目前我国海菖蒲等海草快速衰退的局面,应强化海草保护并实施海草床生态恢复.     

土壤逐渐干旱对菖蒲生长及光合荧光特性的影响

在土壤逐渐干旱过程中,连续测定典型湿地植物菖蒲生长发育状况及叶片叶绿素荧光参数,结果表明:短期内(实验第O-3天)土壤水分含量下降(土壤含水率自53.86％下降至42.6％)有利于菖蒲生长,干旱组菖蒲叶片Fv/ Fm、Yield、qP显著高于对照组(实验期间土壤平均含水率为53.49±0.6％)(P＜0.05),qN则低于对照组;随着土壤进一步干旱(土壤含水率自42.6％下降至18.02％,实验第3-9天),菖蒲叶片qN值则由0迅速上升至0.403,显著高于对照组(P＜0.05),Fv/Fm值与对照相比无显著差异(P＞0.05),叶片保持较高的热耗散以维持光合结构PSⅡ保持正常,并能以降低叶片含水率、叶面积(叶片卷曲避光)减少水分蒸腾及降低根系含水率促进水分吸收的方式进行自我保护;随着土壤干旱程度加剧(土壤含水率自18.02％下降至4.5％、实验第9-12天),菖蒲叶片Fv/ Fm、yield、qP值显著低于对照组(P＜0.05),qN值降为0,光合结构PSⅡ受到损坏,第11天、12天,叶片含水率分别降至75.79％和68.78％,此时菖蒲也逐步以自小叶片至大叶片的顺序枯萎衰亡,表明在土壤水分快速下降过程中过高的生物量将不利于菖蒲保持水分,而80％左右的叶片含水率是维持菖蒲存活的临界值.     

菖蒲过氧化物酶测定条件的研究

过氧化物酶是植物在低温等逆境条件下酶促防御系统的关键酶之一,其活性可以作为植物抗寒性的一个指标。以菖蒲为材料比较了反应体系、H2O2浓度、pH值及反应时间对过氧化物酶活性测定的影响。结果表明:过氧化物活性测定的较佳反应体系是3 mL;最佳H2O2浓度为0.1%;最佳磷酸缓冲液pH值为6.0;最佳反应时间为4min。该研究结果为人工湿地污水处理系统冬季植物的筛选与评价研究提供参考,对植物生理实验教学和相关科学研究有一定的参考价值。     

泰来藻、海菖蒲体内铜的化学形态与累积规律

采用化学逐步提取法,研究了中国2种典型热带海草泰来藻(Thalassia hemprichii)和海菖蒲(Enhalusa coroides)在不同浓度铜胁迫下,其不同部位(根、茎、叶)对铜的累积及其化学形态。结果表明:2种海草中铜的累积模式均表现为叶根茎,说明叶是铜最主要的累积部位;2种海草叶中的铜主要以盐酸提取态为主,表明稳定且毒性低的草酸铜是海草叶中铜的主要存在形式;2种海草茎中铜都是以氯化钠提取态为最主要的存在形态,表明海草茎中的铜主要是以活性较高的蛋白质结合形态存在;在泰来藻根部,醋酸提取态为铜主要的存在形态,说明铜主要以毒性较低且较稳定的磷酸盐形式存在,而在海菖蒲根部,铜以多种结合形态存在。此结果可为研究重金属对海草的毒害机理提供依据。     

Pb、Cd单一及复合胁迫对花菖蒲幼苗生长及部分生理指标的影响

采用液体培养法研究了Pb、 Cd单一胁迫及Pb-Cd复合胁迫(500 mg·L-1Pb、 25 mg·L-1Cd、 500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd)对花菖蒲(Iris ensata Thunb. var. hortensis Makino et Nemoto)幼苗生长和部分生理指标的影响.结果显示,在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,花菖蒲幼苗地上部分(叶片)和地下部分(包括根茎和根系)的干质量及耐性指数与对照差异不显著(P>0.05);而在25 mg·L-1Cd单一胁迫和500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,幼苗地上部分和地下部分的干质量及耐性指数显著下降(P<0.05), 其中耐性指数分别仅为0.86和0.79.在500 mg·L-1Pb单一胁迫条件下,叶片中的光合色素(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量和地下部分的丙二醛(MDA)含量显著高于对照,地上部分的MDA含量显著低于对照,而过氧化物酶(POD)活性则与对照差异不显著;在25 mg·L-1Cd单一胁迫条件下,叶片中的叶绿素a和叶绿素b含量显著低于对照,类胡萝卜素含量和地上部分的MDA含量以及地上部分和地下部分的POD活性均显著高于对照,而地下部分的MDA含量与对照差异不显著;在500 mg·L-1Pb-25 mg·L-1Cd复合胁迫条件下,叶片中的光合色素含量均显著低于对照,地上部分和地下部分的MDA含量和POD活性均显著高于对照,其中MDA含量分别是对照的1.7和2.7倍、POD活性分别是对照的2.5和3.4倍.研究结果表明,花菖蒲幼苗对500 mg·L-1Pb单一胁迫具有一定的耐受性;在复合胁迫条件下Pb和Cd具有协同作用,对花菖蒲幼苗的生长和代谢有显著的抑制作用.