疏叶骆驼刺母株与子株间的水分整合

在未灌溉的土地上, 疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)通常不能进行有性繁殖, 克隆繁殖是其种群维持和延续的唯一方式。因此, 克隆性及其相关克隆性状(如水分整合)在疏叶骆驼刺自然种群的维持过程中可能扮演了极其重要的角色。该文通过疏叶骆驼刺母株和子株之间的间隔子切断和给母株补充水分的方法, 研究了母株和子株在各处理下的水势、叶形态和植株生长变化情况。结果表明: (1)间隔子切断后, 疏叶骆驼刺母株和子株正午水势均明显增大(p < 0.01), 说明间隔子切断使得母株和子株水分亏缺值都增大。(2)给母株补水后, 间隔子切断组和间隔子相连组中的母株水势均有明显增加, 同时间隔子相连组的子株水势明显增加(p < 0.01), 而间隔子切断组子株水势没有明显变化(p > 0.05)。(3)间隔子切断组的子株叶片含水率明显低于间隔子相连组子株, 而其株高、冠幅、分枝数和基径的增长量都明显小于间隔子相连组的子株(p < 0.01)。疏叶骆驼刺母株和子株间存在水分整合, 母株会通过根系向子株传输水分。研究成果对塔克拉玛干沙漠南缘的植被恢复以及水资源的合理利用有着重要的意义。     

水分胁迫下植物叶片光合的气孔和非气孔限制

评述了水分胁迫下植物叶片光合的气孔和非气限制研究的进展,提出了一个判别水分胁迫下气孔和非气孔限制的方法。     

保水剂对水分胁迫下辣椒生长及光合作用的影响

以‘超越5号’辣椒品种为试材,研究了中度水分胁迫10d和20d及随后分别复水的过程中保水剂对始花期辣椒植株的生长量、叶绿素以及光合特性的影响。结果显示:(1)水分胁迫显著抑制了辣椒植株的生长、叶绿素含量以及光合作用。(2)添加2‰的保水剂显著提高了水分胁迫下植株的株高、茎粗、干鲜重、叶绿素含量以及净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度和蒸腾速率等光合参数,降低了气孔限制值和水分利用率。(3)保水剂能够显著缓解短时间内中度水分胁迫造成的伤害,但随着胁迫时间的延长保水剂缓解的效果有限。(4)复水后,添加保水剂的植株生长量、叶绿素含量以及光合参数都显著高于未添加保水剂的植株,同时短时间胁迫下恢复的效果明显好于长时间胁迫的效果。研究表明,施加保水剂能通过提高叶绿素含量,缓解水分胁迫对辣椒叶片气孔的限制,从而提高叶片的光合作用效率,促进辣椒植株的生长,且胁迫时间越短,保水剂缓解的效果越好。     

水分胁迫下烟草光合作用的气孔与非气孔限制

快速水分胁迫处理时,处于中度水分胁迫(Ψ_w=-1.54MPa)的烟草叶肉活性、叶绿体放氧能力及光合暗反应受到的影响很小;处于严重水分胁迫(Ψ_w=-1.84MPa)的RuBPCase,FBPase及果糖二磷酸醛缩酶活性明显降低,叶肉活性和叶绿体放氧能力受到强烈的抑制。     

现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特性的影响

水分是作物生长的基础, 揭示不同水分胁迫对紫花苜蓿光合作用的影响有助于阐明紫花苜蓿水分利用效率和产量的响应规律。以甘农3号紫花苜蓿为供试材料, 设充分灌溉(CK)、轻度水分胁迫(LD)、中度水分胁迫(MD)、重度水分胁迫(SD)4个水分处理, 研究了现蕾期水分胁迫对紫花苜蓿光合特征的影响。结果表明: (1)随着水分胁迫的加剧, 紫花苜蓿的光饱和点降低, 暗呼吸速率、光补偿点升高, 表明水分胁迫的加剧降低了紫花苜蓿对弱光的吸收和利用效率; (2)水分胁迫下紫花苜蓿叶片的净光合速率(Pn, μmol•m-2•s-1)、气孔导度(Gs, mmol•m-2•s-1)、和蒸腾速率(Tr, mmol•m-2•s-1)均呈下降趋势, LD的胞间CO2浓度(Ci, μmol•mol-1)下降, 气孔限制值(Ls)上升, 表明是由气孔因素所致, 而MD和SD则由非气孔因素所致。(3)随着水分胁迫的加剧, 水分利用效率(WUE)呈先上升后下降的趋势, 表明适度的水分胁迫会提高紫花苜蓿的水分利用效率。     

异质水分环境下野牛草相连分株间光合同化物的生理整合及其调控

异质环境下,克隆植物通过生理整合机制使资源在分株间实现共享,提高了其对异质性环境的适应能力,具有重要的生态进化意义,研究生理整合机制及其调控机理可为进一步发掘克隆植物应用潜力提供理论依据。以野牛草3个相连分株为材料,对其中一个分株用30%聚乙二醇6000(PEG-6000)模拟水分胁迫,通过Hoagland营养液培养试验,研究了异质水分环境下光合同化物在野牛草相连分株间的生理整合及分株叶片与根系内源激素ABA与IAA含量的变化规律。结果表明,14C-光合同化物在克隆片断内存在双向运输,但以向顶运输为主,异质水分环境下,受胁迫分株光合同化物的输出率明显降低,而与其相邻分株合成的光合同化物向受胁迫分株方向运输率明显增加;异质水分环境下,各分株ABA含量均明显增加,但以受胁迫的分株叶片及根系ABA的含量增加幅度最大,各分株IAA含量较对照均显著下降(P0.05),且以受胁迫分株IAA含量下降幅度最大;各分株叶片与根系ABA/IAA均显著提高(P0.05),相邻分株ABA/IAA增加幅度低于受胁迫分株。异质水分环境影响野牛草克隆分株间光合同化物的生理整合,且ABA与IAA在分株间光合同化物运输与分配过程中具有重要的调节作用。     

水分胁迫下大丽花光合及叶绿素荧光的日变化特性

以大丽花品种‘粉西施’为试验材料,采用盆栽方法,研究了不同土壤含水量处理对‘粉西施’叶片光合及荧光特性日变化的影响。结果表明:随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的Pn、Tr和Gs日平均值均降低,Ci日平均值在轻度和中度胁迫下降低,在重度胁迫下升高;在轻度和中度水分胁迫下大丽花Pn降低的主要原因是气孔限制,而重度水分胁迫下是非气孔因素;Pn在水分胁迫下的日变化曲线由单峰型变成双峰型,出现"午休"现象,且Tr和Gs在水分胁迫下的日变化曲线和Pn一致,但Ci日变化较平稳,与Pn相反。随着水分胁迫程度的加深,大丽花叶片的初始荧光(F0)日平均值升高,日变化曲线呈倒"V"型,PSⅡ反应中心可能破坏或可逆失活;Fm、Fv/Fm和ΦPSⅡ日平均值均降低,日变化曲线呈"V"型。水分胁迫使大丽花光抑制程度加深,抑制了PSⅡ的光化学活性,致使用于光化学反应的光能及实际光化学效率降低。研究结果发现,大丽花品种‘粉西施’在不同水分胁迫下都产生了光合作用的光抑制而使净光合速率降低;光合机构可适应轻度和中度水分胁迫而发生可逆失活,没有受到不可恢复的伤害,而重度水分胁迫降低了叶片的光合机构活性,加剧了光抑制程度,严重限制了光合作用;适宜大丽花生长的土壤含水量应为田间最大持水量的30%以上。     

羊草种群克隆分株之间光合产物的转移

羊草 (L eymuschinensis)是具有克隆生长习性的多年生根茎植物。其分株系统能存活 7a,其根茎甚至可在地上部分死亡后继续存活。羊草分株可分为 7个年龄 (AC) ,有 :AC0、AC1、AC2、AC3、AC4、AC5和 AC6 ;4个世代 ,即祖代开花分株世代 (G(1) )或祖代营养分株世代 (G1)、母代开花分株世代 (G(2 ) )或母代营养分株世代 (G2 )、当代开花分株世代 (G(3) )或当代营养分株世代 (G3)和子代营养分株世代 (G4 )。揭示了羊草克隆分株之间存在 3种光合产物的转移格局 ,它们是向项性转移、向基性转移和水平性转移。还观察到 ,不同类型分株可调节不同类型分株之间的光合产物转移量。对于向项性转移 ,光合产物主要输出到营养分株 (VR) ,以低转移速率输出到开花分株 (FR)。对于向基性转移 ,光合产物主要输出到 FR,而以低转移速率输出到 VR。对于水平性转移 ,该种转移出现在同一世代的姊妹分株 (SR)之间 ,在从 FR到 VR的转移或在从 VR到 FR的转移 ,转移速率较高 ,但在同种类型分株 (即从 FR到 FR或从 VR到 VR)之间的转移速率较低。幼嫩的 VR比同一世代的 FR能保留更多的光合产物     

不同生育期玉米叶片光合特性及水分利用效率对水分胁迫的响应

利用大型移动防雨棚开展了玉米水分胁迫及复水试验,通过分析玉米叶片光合数据,揭示了不同生育期水分胁迫及复水对玉米光合特性及水分利用效率的影响。结果表明:水分胁迫导致玉米叶片整体光合速率、蒸腾速率和气孔导度下降以及光合速率日变化的峰值提前;水分胁迫后的玉米叶片蒸腾速率、光合速率和气孔导度为适应干旱缺水均较对照显著下降,从而提高了水分利用效率,缩小了与水分充足条件下玉米叶片的水分利用效率差值;在中度和重度水分胁迫条件下,玉米叶片的水分利用效率降幅低于光合速率、蒸腾速率和气孔导度的降幅, 有时甚至高于正常供水条件下的水分利用效率;适度的水分胁迫能提高玉米叶片的水分利用效率,从而增强叶片对水分的利用能力,抵御干旱的逆境;水分亏缺对玉米光合速率、蒸腾速率及水分利用效率的影响具有较明显滞后效应,干旱后复水,光合作用受抑制仍然持续;水分胁迫时间越长、胁迫程度越重,叶片的光合作用越呈不可逆性;拔节-吐丝期水分胁迫对玉米叶片光合作用的逆制比三叶-拔节期更难恢复。     

苗期玉米叶片光合特性对水分胁迫的响应

以2个抗旱性不同的玉米品种为材料进行盆栽试验,在苗期设置4个水分梯度,研究气体交换和叶绿素荧光参数及光响应特征。结果表明:随水分胁迫的加剧,除细胞间CO2浓度(Ci)和非光化学淬灭(qN)上升外,其它参数均下降,先玉335(XY335)各参数的变化幅度小于陕单902(SD902);轻度胁迫下品种间气体交换参数差异最大,严重干旱下叶绿素荧光参数差异最大;净光合速率(Pn)和相对电子传递速率(rETR)的光响应曲线拟合结果显示,水分胁迫导致玉米叶片最大光合速率和光能利用率下降,XY335各参数的下降幅度小于SD902;轻度干旱下Pn光响应拟合参数品种间差异最大,严重干旱下rETR光响应拟合参数差异最大。综上表明,水分胁迫导致玉米叶片对强光的敏感性增加,干旱和光抑制对光系统Ⅱ造成的叠加伤害随干旱加重和品种抗旱性弱而加剧,是制约光合作用的主要原因;旱区强光下的玉米幼苗应及时补水,以避免严重干旱和高光强的叠加伤害。     

水分胁迫对短枝型果树光合作用的非气孔限制

水分胁迫使叶片相对含水量降低,气孔阻力增大.水分胁迫光合速率的下降除受气孔因素影响之外,随着胁迫时间的延长和胁迫程度的加剧,水分胁迫导致O-·2累积,H2O2含量增加,从而引发膜脂过氧化,造成膜渗漏,质膜相对膜透性增大,膜脂过氧化产物MDA含量升高,由膜系统破坏而诱发的非气孔因素成为光合速率下降的主要原因.     

水分胁迫下臭柏（Sabina vulgaris Ant.）光合特性和色素组成的季节变化

在室内砾耕栽培条件下,通过培养液中加入PEG(Polyethylene glycol 分子量为6000)以调节溶液渗透势,设置对照、弱水分胁迫和强水分胁迫3种处理 (培养液渗透势分别为0.02,-0.1,-0.34 MPa), 从1997年开始对臭柏进行长期干旱胁迫模拟实验.2003年测定了臭柏叶片光合色素和光合特性的季节变化.结果表明:对照区气孔导度季节变化在5月和9月份形成了典型的双峰曲线.尽管对照区的气孔导度明显高于其他两个处理,但日光合量却低于弱水分胁迫区.3个处理Chl a/b的比值在11月至翌年3月的低温期内均升高,以强水分胁迫区的增幅最大,其它月份该比值在3个处理之间没有显著的差异.3个处理的叶绿素总量(Chl a+b)在生长季的5～9月份均有不同程度的上升,但其中以强水分胁迫区增幅最小.在11月至翌年3月的低温期,各处理均大幅提高叶黄素总量(V+A+Z)和热耗散色素比例(A+Z)/(V+A+Z) (V:紫黄质、A:单环氧玉米黄质、Z:玉米黄质);在5～7月份的生长高峰期,各处理则明显降低了叶黄素总量和热耗散色素比例.这种趋势在强水分胁迫区表现的更为显著.     

Resource transport between ramets alters soil resource pattern: a simulation study on clonal growth

Clonal plants spread horizontally, and can transport nutrients between ramets. Decaying biomass feeds back nutrients into the soil, but importantly, the place of deposition may differ from the place of uptake. To our knowledge, the present model is the first attempt to couple population dynamics with resource dynamics with the consideration of lateral transport. The simulations start from various initial resource patterns. Six types of clonal plants are compared, which differ in the birth and survival rates of ramets. Size of the ramet population and the amount of translocated resource are recorded over time. In addition, we consider the pattern of gaps in the canopy of the clonal plant from the aspect of two colonizer species: a strong and a weak competitor. The results suggest that the most important factor determining the impact of a clonal plant on its environment is ramet survival; the rate of ramet production is only secondary. Phenotypic plasticity in the production of ramets does not appear to be important: it has only minor effect on resource translocation and on the availability of colonizable gaps.     

Water translocation between ramets of strawberry during soil drying and its effects on photosynthetic performance

To explore the mechanisms underlying water regulation in clonal plants and its effects on carbon assimilation under water stress, we studied the responses of water status, gas exchange and abscisic acid (ABA) contents to water stress in leaves of pairs of strawberry ramets that consist of mother and daughter ramets. There was a greater decrease in photosynthetic rates (P_n) and stomatal conductance (G_s) in the disconnected mother ramets than the connected mother ramets upon exposure to water stress, indicating that water stress in mother ramets was alleviated by water translocation from the well‐watered daughter ramets. Conversely, the connected mother ramets displayed enhanced symptoms of water stress when the connected daughter ramets were exposed to water deficit. The mother ramets had lower water potential (ψ_w) due to their stronger osmotic adjustment than in well‐watered daughter ramets; this resulted in water flow from the connected daughter ramets to mother ramets, thus alleviating water stress of mother ramets. During soil drying, there was a striking increase in ABA concentrations in leaves of the disconnected mother ramets, whereas leaf bulk ABA was much lower in the connected and water‐stressed mother ramets than that in the drought‐affected mother ramets in the disconnected group. In this study, though G_s was linearly correlated with leaf bulk ABA and ψ_w, G_s in water‐stressed mother ramets in disconnected group exhibited less sensitivity to the variation in leaf bulk ABA and ψ_w than that in connected and water‐stressed mother ramets. Taken together, these results indicate that: (1) the flux of water translocation between the connected ramets is determined by a water potential gradient; (2) water translocation between connected ramets helps to keep sensitivity of G_s to ABA and ψ_w in drought‐affected ramets, thereby benefit to effectively maintain the homeostasis of leaf water status and (3) the improvements in P_n in water‐stressed ramets due to water translocation from well‐watered ramets suggest the advantages of physiological integration in clonal plants in environments with heterogeneous water distribution.     

Effects of water stress on growth, osmotic potential and abscisic acid content of maize roots

Under water stress conditions, induced by mannitol solutions (0 to 0.66 M ) applied to the apical 12 mm of intact roots of Zea mays L. (cv. LG 11), a growth inhibition, a decrease in the osmotic potential of the cell sap and a significant accumulation of abscisic acid (ABA) were observed. When the roots were placed in a humid atmosphere after the stress, the growth rate increased again, even if elongation had been totally inhibited. Under a stress corresponding to an osmotic potential of -1.09 MPa in the solution, growth was totally inhibited, which means that the root cell turgor pressure was reduced to the yield threshold. These conditions led to the largest accumulation of ABA. The effect of water stress on the level of ABA was studied for three parts of the root. The greatest increase in ABA (about 10 fold) was obtained in the growth zone and this increase was apparently independent of the hydrolysis of the conjugated form. With a mannitol treatment of 1 h equivalent to a stress level of -1.39 MPa, a 4-fold increase in ABA efflux into the medium was obtained. These results suggest that there are interactions between water stress, root growth, osmotic potential and the ABA level. The growth under conditions of stress and the role of endogenous ABA in the control of plant metabolism, specially in the growth zone, are discussed.     

不同程度的水分胁迫对中间锦鸡儿幼苗气体交换特征的影响

为探讨未来降水减少对内蒙古皇甫川流域人工栽培主要灌木树种中间锦鸡儿气体交换特征的影响 ,特设计正常降雨水平、偏旱、干旱和极端干旱 4种水分处理水平 ,进行人工模拟水分胁迫实验。结果表明 ,不同的水分处理显著影响土壤含水量、土壤温度、净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、资源利用效率和叶片水势。适度的水分胁迫 (干旱环境 )能够提高中间锦鸡儿的水分利用效率和抗旱性 ,同时也降低了净光合速率与蒸腾速率。随水分胁迫的增强 ,中间锦鸡儿的净光合速率日变化曲线逐渐从典型的单峰型转变成双峰型 ,出现光合“午睡”现象。根据 Farquhar和 Sharkey提出的判别标准 ,干旱和极端干旱下光合“午睡”的原因分别以气孔因素和非气孔因素 (叶肉细胞光合能力下降 )为主。中间锦鸡儿通过自身的生理调节以抵抗干旱 ,是其能够适应干旱环境、历经 3a大旱而幸存下来的重要原因