新疆早春短命植物适应荒漠环境的机理研究进展

短命植物是生活于极端干旱自然环境,利用冬春雨雪水在春末夏初迅速完成生活周期,并以种子形式渡过不良环境的特殊生态类型,它们具有生长发育快、光合效率高、繁殖率和结实性极强的特点.本文从短命植物种子萌发机制、形态结构适应性、高光效结构特征、结实特性、生活周期的可塑适应性等方面,对新疆早春短命植物的相关研究进行综述,以阐释短命植物适应荒漠环境的特殊机制.     

星状雪兔子植物叶的解剖结构对高山环境的适应性

对青藏高原东缘两个不同居群的星状雪兔子植物叶的结构进行了显微观察,观察结果表明:两种不同居群植物的叶片类型均为等面叶,表皮细胞单层,角质层厚,表皮细胞形状为多边形,垂周壁平直或弓形。生于海拔2850m处的星状雪兔子植物,叶片厚度为330.66μm,上表皮气孔密度为106.75,下表皮气孔密度为144.79;海拔2890m处的星状雪兔子植物,叶片厚度为537.07μm,上表皮气孔密度为53.6,下表皮气孔密度为77.30。两种植物叶片类型虽然均为等面叶,但明显表现为两种不同的生态类型,这表明了星状雪兔子植物的叶在无表皮毛保护的情况下对高山环境的适应性并不是单一的。     

龙苍沟国家森林公园7种花楸属植物的叶解剖特征及其环境适应性

采用石蜡切片法对四川省龙苍沟国家森林公园内7种花楸属（Sorbus）植物的叶解剖特征进行研究,探究其结构特征与生境的相关性。结果显示：7种植物的叶片均为典型的背腹叶;叶片厚度介于108.16~208.21 μm,种间差异极显著（P<0.01）;上表皮厚度均大于下表皮厚度,且复叶物种的下表皮细胞均有乳突;栅栏组织由1~2层细胞构成,仅多对西康花楸（S. prattii var. aestivalis）的栅海比（栅栏组织与海绵组织的厚度比）为1.93,其余6种植物的栅海比均小于1;中脉维管束均呈心型,为典型的外韧型维管束,种间中脉突起度存在极显著差异（P<0.01）。各解剖结构中,上、下表皮可塑性最大,在生境中具有较强的潜在适应能力;中脉可塑性最小,整体结构较为稳定。栅栏组织、海绵组织和中脉组织是7种植物中种间差异最大的解剖结构。叶解剖结构与生境因子的相关性分析表明,栅栏组织厚度、栅海比和紧密度与年降水量、最暖季降水和海拔正相关（P<0.05）,与季节性温差负相关（P<0.05）;中脉直径和突起度与季节性温差呈正相关（P<0.01）,与年降水量、最暖季降水和海拔正相关负相关（P<0.05）。叶解剖结构性状的适应性变化,体现了7种花楸属植物在龙苍沟国家森林公园的生存策略。     

类短命植物新疆猪牙花解剖结构及其生态适应性的研究

新疆猪牙花是分布于新疆阿勒泰地区西伯利亚落叶松林下的一种多年生高山类短命植物。解剖学研究结果表明:其地下鳞叶中薄壁组织发达,是重要的储藏器官,为该植物每年长达10个月的休眠提供了充足的水分和营养物质的储存空间。茎由表皮、基本组织以及3～4轮散生的维管束组成;茎表皮细胞具厚角质层,能有效降低体内水分的散失;发达的维管束为其在冰冷的土壤中有效地吸收水分和养分,实现碳水化合物由地下器官向地上器官的转移和物质重新分配提供了有力保障。发达韧皮纤维为支撑顶部的花、果器官提供了必要的机械支持。叶片大而薄,有助于增大光合器官的面积;叶表皮角质层不明显,可以减少对日光的反射;叶肉有海绵组织与"拟栅栏组织"的分化,后者的细胞呈长柱形,其长轴方向与叶表皮方向平行,多层排列,能有效提高叶绿体对光能的捕获效率,是该植物对林下弱光生境长期适应的结果。花被片中维管束密集,发达的维管组织对维持花被片薄壁细胞的膨压,维持花被片较长时间的强烈反折状态以增加被昆虫访花的机会,提高昆虫传粉效率,促进繁殖成功具有关键作用;中轴胎座,胚珠多数;柱头与花柱中空,内表面具分泌细胞,有利于花粉管的快速萌发和迅速伸长。     

增加降水对荒漠短命植物当年牧草生长及群落结构的影响

通过模拟降水增加试验研究了古尔班通古特荒漠常见短命植物盖度、密度及产量对水分输入量增加的响应.结果表明:尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、角果藜、琉苞菊、条叶庭芥及囊果苔草6种牧草生物量总和占总生物量的60%以上,是荒漠草原的优势牧草植物;供水量增加显著促进了角果藜、尖喙牻牛儿苗、弯果胡卢巴、条叶庭芥和琉苞菊5种牧草植物的个体生长;在自然降水的基础上,增加40mm和80mm供水使这5种植物生物产量比对照增加86%～230%.供水增加后,6种重要牧草对整个群落的生物贡献比例发生很大变化,只有角果藜和尖喙牻牛儿苗的贡献比例规律性增加,分别比对照增加了58%和11%,表明2种植物对供水增加的环境变化适应能力强;供水量增加促进了弯果胡芦巴、尖喙牻牛儿苗和角果藜3种植物N、P和K养分的吸收量;与此同时,供水量增加也显著提高了荒漠短命植物的密度和盖度.在降水增加的背景下,古尔班通古特沙漠南缘荒漠短命植物群落结构发生改变,植被盖度和群落净初级生产力提高,这对于防风固沙、稳定沙面,增加荒漠草原载畜能力有着积极的意义.     

准噶尔荒漠3种短命植物气体交换特征的日变化

采用LI-6400便携式光合测定仪,在晴天条件下对准噶尔荒漠3种典型短命植物东方旱麦草(Eremopyrum orientale)、卷果涩芥(Malcolmia scorpioides)和四齿芥(Tetracme quadricormis)的气体交换特征的日变化规律进行了研究.结果表明:①东方旱麦草和卷果涩芥的净光合速率(简称Pn,后同)的日变化呈"双峰"型,14:00(采用时间均为北京时间,后同)左右存在明显的光合"午休"现象,四齿芥Pn的日变化呈"单峰"型,峰值出现在12:00与前两者的第一峰值出现时刻相同.3种植物蒸腾速率(简称E,后同)的日变化均呈"单峰"型,但不同植物的峰谷值出现时刻不同.水分利用效率(WUE)日变化,四齿芥呈"单峰"型,东方旱麦草和卷果涩芥呈"双峰"型,峰值分别出现在8:00～10:00之间,后两者第二峰值分别出现在16:00和18:00.②根据Pn、胞间CO2浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的变化方向,推测3种短命植物的光合"午休",东方旱麦草和卷果涩芥主要受非气孔因素限制,而四齿芥主要受气孔因素限制.③卷果涩芥和四齿芥两种十字花科草本日平均Pn、E 和WUE 均高于禾本科东方旱麦草,尤其卷果涩芥是一种高光合、高蒸腾、高水分利用率的物种.④相关分析结果表明,对Pn影响最显著的环境因子是光合有效辐射(PAR),对E影响最显著的因子3种植物各不相同.     

短命植物条叶车前小孢子发生与雄配子体发育研究

条叶车前小孢子发生与雄配子体形成过程如下：花药具４个花粉囊;药壁由表皮、药室内壁、中层、绒毡层等４层细胞组成,发育方式为双子叶型,绒毡层细胞为腺质;小孢子母细胞减数分裂过程中胞质分裂为同时型;小孢子四分体多为四面体型,少数为十字交叉型或两侧对称型;成熟花粉粒为３－细胞,两个精子由原生质丝与营养核联系起来,因此可能存在着“雄性生殖单位”。     

锦鸡儿属植物幼茎及叶的解剖结构及其生态适应性

对采自我国的5种锦鸡儿属植物的幼茎及8种锦鸡儿属植物的叶片进行了解剖学观察和研究,结果表明这5种锦鸡儿的幼茎具有相同结构,其特征是具皮层纤维束(5-7束),周皮层发达。叶片的解剖结构与生态环境有关,森林和草原种的旱生结构不如高原荒漠种发达,差异主要在于有无下皮层、海绵组织与栅栏组织分化程度及单宁含量等方面。以川西锦鸡儿为代表的高寒荒漠种在解剖结构上的特化,表明长期对高寒生境的适应,促使其更为强烈地分化出旱生结构,因而具有明显的生态适应性。     

30种新疆沙生植物的结构及其对沙漠环境的适应

新疆３０种沙生植物营养器官的解剖学研究表明,它们的形态结构为适应沙漠环境发生相应变化。叶片表面积／体积比普遍小于中生植物;表皮细胞外壁具厚的角质膜,并覆盖毛状体,气孔下陷,具有孔下室;按叶肉结构的差别,３０种沙生植物的叶片可归为正常型、全栅型、环栅型、不规则型、禾草型、退化型等６类。轴器官中普遍具有发达的机械组织,一些植物形成异常结构;根的周皮发达;茎中基本组织／半径比率较大;部分植物形成同化枝,有的茎、叶中存在粘液细胞或结晶。按其适应沙生环境的形态结构特点,可以分为薄叶植物、多浆植物、肉茎植物以及卷叶植物等４类。沙生植物以不同的旱生结构特征和不同的方式适应沙漠环境。     

珍稀植物青檀叶的解剖结构及其生态适应性特征

采用石蜡切片法、叶表皮离析法对不同居群青檀叶片的解剖结构进行了对比观察和分析,以期探讨中国特有属植物青檀在解剖结构方面对石灰岩地区贫瘠干旱的适应特征及其机理。结果表明,青檀在叶的解剖结构方面对干旱的石灰岩生境有良好的适应性,其中生境条件最差的巢湖银屏山居群青檀的耐旱性最强,具体表现为：叶片厚,表皮细胞小,具有较厚的表皮细胞外壁和角质层;栅栏组织发达,细胞排列紧密;气孔小且密度大,成簇分布等特征。本研究对青檀在石灰岩地区的推广栽培提供了理论基础。     

中华水韭根叶发育的解剖观察

中华水韭(Isoetes sinensis Palmer)为国家一级保护野生植物,被评价为极度濒危级(CR),仅分布在长江中下游,对环境污染敏感。本文以其人工苗为材料,用石蜡切片法,连续观察了根和叶的发育特征:叶原基横切面呈端部渐圆的三角形,由表皮原、皮层原和中柱原三部分组成;维管束中央首先出现的一个原生管胞,与其近轴面两侧后出现的两个后生管胞共同组成倒“V”字型的外始式初生木质部;成熟叶分化出表皮与皮层,表皮细胞间有嵌合,皮层部分细胞裂解成彼此不相通的4个通气道。根横切面呈圆形,成熟区分化出表皮、皮层(外皮层、中皮层、内皮层)和维管束三部分,中皮层部分细胞裂解呈一个完整的筒状通气道并与外皮层无连接,由内皮层包围的维管束横切面呈三角形。讨论了根和叶的形态结构、功能及系统学意义。     

我国两种特有苏铁的生态环境及叶片结构

考查广西百色西林县叉孢苏铁和广西百色田东县锈毛苏铁的生态环境,结合观测其叶片的内部结构来探讨其与生境的适应性。结果表明叉孢苏铁群落乔木和灌木均9种,藤本8种,草本18种,蕨类2种,空间格局明显;锈毛苏铁群落乔木和灌木均5种,草本6种,蕨类4种,空间格局不明显。两种苏铁的羽片均由表皮、栅栏组织、海绵组织和副转输组织构成;叶轴均由表皮、厚壁组织、薄壁组织和维管组织构成。不同之处在于,锈毛苏铁的羽片、角质层、栅栏组织和叶轴的厚壁组织均较叉孢苏铁的厚,分别是叉孢苏铁的1．82倍、2．32倍、1．79倍和2．45倍左右;锈毛苏铁叶片的表皮之下有下皮层、各组织中有丰富的异细胞,而又孢苏铁的无或较少;锈毛苏铁的羽片中有黏液道,而叉孢苏铁的无。又孢苏铁的叶片表现为弱旱生异面叶,锈毛苏铁的则表现为强旱生异面叶。     

稀有植物香果树叶解剖结构的研究

通过石蜡切片法制片,光学显微镜观察,Motic显微摄像,研究了香果树（Emmenopterys henryi Oliv.）的叶形态解剖结构。结果表明,香果树叶为典型异面叶;表皮由一层紧密的形状不规则的表皮细胞组成,细胞外壁角质膜较薄;气孔类型为平列型,仅分布于下表皮;下表皮上零星分布着多细胞表皮毛;叶肉组织发达,栅栏组织由1~2层排列整齐的圆柱形细胞构成;海绵组织枝状分布,排列极为疏松,细胞间隙大;叶脉主脉发达;上述特征反映出植物结构与环境的统一性。     

5种红树科植物叶片的比较解剖及其生态适应研究

用石蜡切片法对红树（Rhizophora apiculata Bl.）、红海榄（R.stylosa Griff.）、秋茄（Kandelia candel(Linn.) Druce）、木榄（Bruguiera gymnorrhiza(Linn.) Savigny）和海莲（B.sexangula(Lour.) Poir.）等5种红树科植物的叶片进行解剖学的观察和研究,结果表明：5种红树科植物叶片的表皮均有厚的角质膜和下皮层,表皮和下皮层的细胞常含有单宁;上表皮无气孔器;栅栏组织多层;木质部非常发达。说明了红树科植物的叶片具有很强的耐旱能力;同属植物的叶片在解剖结构上有着相似的特征。     

地枫皮营养器官解剖结构特征及其叶片结构的生态适应性

为了明确地枫皮的结构特征及其在石灰岩山顶和山腰疏林间两种环境下生长的叶片解剖结构的差异,本研究采用石蜡切片和半薄切片对地枫皮营养器官进行解剖观察并评价了叶片结构对不同生态环境的响应。结果表明:地枫皮根中次生维管组织发达,木射线和韧皮射线明显。老茎的次生构造中,皮层贮藏物质丰富,内有大的石细胞群,韧皮射线和木射线明显;而髓细胞内含有大量晶簇和少量单晶。在叶片横切面观上,叶为异面叶,表皮细胞一层,上表皮无气孔分布,主脉中薄壁细胞中分散有石细胞。叶片解剖结构显示,随海拔高度上升,地枫皮趋向于旱生植物的特点,其主要表现在叶片表皮细胞外壁角质层加厚,栅海比增加、海绵组织排列由紧密变疏松。另外,根皮、茎皮和叶肉中都分布有大量油细胞。     

太白山5种杜鹃属植物叶片光合特性及解剖结构的生态适应性研究

对分布于太白山海拔2 000～3 700 m的5种杜鹃属植物的叶片光合特性和形态解剖结构进行了研究.结果显示:头花杜鹃分布于高山灌丛,光饱和点、光补偿点高,强光适应性好,耐荫性差;爬枇杷分布于3 000～3 400 m的太白红杉林下,光饱和点较低,光补偿点最高,利用强光能力较弱,生态幅较窄;金背杜鹃、药枇杷、秀雅杜鹃分布于2 000～3 200 m的红桦、牛皮桦林下,光补偿点低,耐荫性强,生态幅宽.在形态结构上,5种杜鹃的栅海组织比均远小于1,属耐荫植物.头花杜鹃叶表密被鳞片,栅栏组织发达,通气组织发达;爬枇杷栅栏组织发达,排列紧密;金背杜鹃叶下表皮密被毛,气孔密度最高,海绵组织排列疏松;秀雅杜鹃叶上下表皮密被鳞片;药枇杷的栅栏组织厚度最小,栅海组织比最低.研究表明,5种杜鹃属植物叶片结构特征的形成是对生境条件长期适应的结果.     

一品红试管苗移栽驯化期叶片的解剖结构变化

对一品红试管苗移栽驯化,同时研究了驯化过程中叶片结构的变化,结果表明,一品红在珍珠岩基质中成活率达98%,随着移栽时间的延长,表皮细胞增大,排列紧密;叶肉细胞间隙减小,栅栏组织细胞长度增加,主脉增厚,导管数目增加,保水,输水和抗逆能力增强。