核磁共振技术在土壤-植物-大气连续体研究中的应用

植物体内的水分状态与传输过程是土壤-植物-大气连续体(SPAC)水分传输理论的核心内容,也是研究植物水分利用与调控的基础.植物体内水分的传输过程受外界环境影响较大,植物需要通过对体内水分状态的适当调整来适应环境变化和维持自身的生长发育.由于蒸发通量、压力室、高压流速仪、热脉冲等传统检测方法往往会对植株造成破坏和损伤,因此难以准确反映和定量描述植物体内水分传输的真实过程.核磁共振技术(NMR)由于其无损、非侵入的特点,在植物水分分布和传输相关研究中日益得到关注.本文概述了NMR在检测植物体内水分分布、传输以及含量测定等方面的研究进展,还分析了目前NMR技术在SPAC系统研究中存在的问题及可能的解决方法,并指出NMR技术将来可能在植物水分生理、植物与环境互作以及水分代谢等相关研究领域的应用.NMR技术在SPAC系统研究中的应用在我国仍处于初级阶段,开发户外便携式、开放式检测仪器是NMR技术在SPAC研究领域进一步应用和推广的关键所在.     

粟的抗旱性与体内水分平衡(简报)

测定抗旱性不同的6个粟（谷子）品种体内水分状况表明，抗旱性较强的品种根系发达，吸收水分能力较强，蒸腾速率相对较低；同时，组织抗脱水能力也较强，保水状况良好，因而体内水分相对平衡。     

粟的抗旱性与体内水分平衡

测定抗旱性不同的６个粟品种体内水分状况表明，抗旱性罗强的品种根系发达，吸收水分能力较强，蒸腾速率相对较低；同时，组织抗脱水能力也较强，保水状况良好，因而体内不分相对平衡。     

在应用实践中不断发展的植物生理生态学

大家知道 ,植物生理生态学并不是一门年轻的学科 ,早在植物生态学框架形成时期就存在了。有两个重要的原因使得这门科学在近 1 0年发展迅速。其一是生态环境问题的不断出现 ,尤其是以 CO2 升高为主题的全球变化问题 ,使她在解决实际问题 (气候变化、环境污染、粮食危机等 )上有了用武之地 ;其二则是技术的进步 ,便携式快速而精确测定仪器不断推出 ,可以实现在野外自然状态下测定植物的气体交换过程、叶绿素荧光、能量交换、水势、水分在植物体内的流动及进行冠层与根系生长的分析 ,各种环境控制手段的不断完善使实验的重复性加强 ,而室内稳…     

关于“水分在植物体内的运输途径”实验的拓展

以教材实验"水分在植物体内的运输途径"为原型,在原有实验的基础上拓展设计,用一种材料完成了"叶是蒸腾作用发生的主要器官"、"蒸腾作用的大小能够影响植物体内水分运输的速率"等多个实验,并让学生获得了一材多用和多材一用的过程体验。     

叶片相对含水量的活体测定

植物叶片相对含水量(RWC)是植物组织水分状况的重要指标,对抗旱育种的选择具有特殊的意义;但叶片相对含水量的常规测量方法繁冗费时,大量样品的测定很难得到满意的结果。本文采用一种简便、尤适于田间活体测定的方法——β射线衰减法,测定了棉花、玉米叶片的相对含水量及其昼夜变化,得到了较好结果。     

维管植物木质部水分传输过程的影响因素及研究进展

维管植物的水分传输过程一直是植物学家关注的重点,木质部是植物体内长距离运输的组织之一,为维管植物提供了一个将水分从根运输到叶的低阻力通道。木质部在结构上形成了一个相互连通的网络管道结构,外部环境要素的改变(水分胁迫、氮沉降、光照等)引起的植物体内水势及木质部网络管道结构的变化直接影响植物的水分传输过程。本文从植物水分传输驱动力和内部木质部微观结构出发,总结了水分传输机理过程,概述了影响木质部水分传输的直接和间接因素,并在全球变化背景下,在植物内部观测技术、考虑多因子的综合作用等研究方面进行了展望。     

植物根系提水作用研究述评

根系提水作用是植物在干旱生境下,通过根系将深层湿润土壤中的水分提升至浅层干燥土壤中的一种生理过程,不同植物具有不同的根系提水强度。这一研究的基本方式是分根法,而时域反射仪(TDR)法和中子水分仪法则是近年来较受重视的测定方法,并逐步由室内测定向大田测定过渡。研究的主要内容可归纳为五个方面,其中在根系提水作用与植物蒸腾作用、浅层土壤营养的有效性以及与植物遗传性的关系等方面,研究结果较为一致,但在提水的数量和发生提水作用时土壤水分状况等方面,研究结果不尽相同;对植物光合、呼吸等其他代谢的影响以及室内测定结果与大田条件一致性等问题的研究,报道较少,特别是作用机理的研究。因此,深入这方面的研究对于进一步提高植物水分利用率,促进旱地节水农业和畜牧业的发展具有重要的意义。     

改革植物生理实验课的尝试

一、现有实验课必须改革按植物生理学教学大纲要求,课程在第三学年开设,总时数是148学时,实验占60学时,大约安排20次实验,每次做1～3个项目,全年共做50个实验。内容有:(1)验证性实验:如植物体内水分传导途径、植物组织水势的测定、植物根系对离子的选择吸收等等。这些实验的目的是验证和加深理     

高等植物水分胁迫诱导的基因及其表达调控

高等植物在生长发育过程中经常受到恶劣环境的胁迫,很多环境胁迫如干旱、盐渍、低温和高温等都表现为不同程度的对植物体内水分状况的影响,因此,水分胁迫是高等植物面临的主要环境问题。在长期进化过程中,高等植物通过一系列的生理或发育的变化来响应环境的水分胁迫。高等植物对水分胁迫的耐受性在一定程度上具有相同的分子基础,很多基因的表达     

土壤水分状况对棉林体内可溶性糖的积累和运输的影响

关于土壤水分状况对植物体内含糖量的影响,已有综合报告,但对不同水分条件下碳水化合物含量变化的原因,学者们的解释不同。本文对不同土壤水分条件下,棉株体内糖的积累变化进行了分析,希望有助于对土壤缺水时棉株生长发育不良和棉花蕾铃脱落生理机制的了解。     

水分胁迫下植物体内OH的产生与细胞的氧化损伤

干旱是植物组织的一种重要的胁迫因子。它能干扰植物细胞中活性氧产生与清除的平衡,导致植物细胞遭受氧化胁迫。过去十多年来,人们对水分胁迫下植物体内活性氧的产生、活性氧对植物的伤害及植物保护系统的作用进行了大量的研究,取得了明显的进展［１～４］。然而,水分...     

莼菜冬芽越冬生理研究

按季节测定了莼菜生长周期中可溶性蛋白质、可溶性糖、脯氨酸以及水分的含量 ,测定结果表明冬芽越冬阶段其体内可溶性蛋白质、可溶性糖以及水分的含量较高 ,而脯氨酸却是一年中的最低。这说明冬芽越冬期间其抗寒性的维持可能与体内高浓度的可溶性蛋白质、可溶性糖以及水分有关 ,而与脯氨酸无直接的关系。     

压力探针技术在植物水分关系研究中的运用

压力探针（pressure probe）技术最初设计时用于测定巨型藻类细胞的膨压,后来转到对高等植物细胞的膨压及其他水分关系参数的测定,现在已发展成为植物生理学和生态学研究中的一种多用途技术。它可以在细胞原位测定水分及溶质跨膜运输及分布情况。能够在不离体的植物中测定水通道的活性。新近发展的木质部压力探针是惟一可以直接测定导管或管胞中负压的技术。文章介绍该技术基本原理及其在植物水分生理学研究中的应用。     

植物管状细胞栓塞后的重新充注研究进展

在植物吸收水分以后 ,水分运输对于植物正常的生长发育是非常重要的。在干旱和冬季反复冻融循环以后 ,植物体内的管状细胞容易充满水蒸气和空气 ,形成腔隙和栓塞。腔隙和栓塞的形成对水分在植物体内的运输造成了很大的障碍 ,从而影响了植物的生长与发育。当植物重新获得水分时 ,已形成腔隙和栓塞的管状细胞的重新充注能使一部分管状细胞的输水功能得到恢复 ,从而保证了一些器官的生理功能的正常进行。近些年来 ,人们对植物管状细胞的重新充注涉及到的许多植物组织和生理过程进行深入的研究 ,并提出了各种机理。鉴于植物管状细胞形成栓塞后重新充注对植物水分运输的重要生理作用 ,本文对重新充注的许多机理进行了综合评述     

植物管状细胞栓塞后的重新充注研究进展

在植物吸收水分以后,水分运输对于植物正常的生长发育是非常重要的。在干旱和冬季反复冻融循环以后,植物体内的管状细胞容易充满水蒸气和空气,形成腔 隙和栓塞。腔隙和栓塞的形成对水分在植物体内的运输造成了很大的障碍,从而影响了植物的生长与发育。当植物重新获得水分时,已形成腔隙和栓塞的管状细胞的重新充注能使一部分管状细胞的输水功能得到恢复,从而保证了一些器官的生理功能的正常进行。近些年来,人们对植物管状细胞的重新充注涉及到的许多植物组织和生理过程进行深入的研究,并提出了各种机理。鉴于植物管状细胞形成栓塞后重新充注对植物水分运输的重要生理作用,本文对重新充注的许多机理进行了综合评述。     

植物剪枝蒸腾速率变化规律的初步研究

通过对毛乌素沙地几种主要植物的枝条在剪断前后的蒸腾速率的研究 ,发现这些植物枝条的蒸腾速率在剪离母株后一般会发生较大的变化 ,说明用快速称重法测定得到的剪断枝条的蒸腾速率与剪断前植物的实际蒸腾速率也存在较大的偏差。由于这类变化与植物的生物学特性、生长环境的水分条件、测定时叶片的水分状况、剪断的部位和测定的时间等多种因素都有密切关系 ,定量地预测某个植物剪断枝条的蒸腾速率的变化一般也比较困难。用快速称重法测定植物的蒸腾速率需要有同步的校正措施 ,否则结果不可靠。气孔计在测定植物枝条剪断前后蒸腾速率的相对变化率时比较准确。因而 ,用快速称重法测定植物的蒸腾速率 ,用气孔计来校正其偏差 ,这种二合一的方法是测定植物蒸腾速率比较准确而理想的方法     

塔克拉玛干沙漠南缘柽柳和胡杨水势季节变化研究

对塔克拉玛干沙漠南缘的柽柳和胡杨生长周期内的清晨水势和水势日变化的连续野外测定表明,两种植物在整个生长期内均未出现明显的水分亏缺.清晨水势的季节变化幅度不大,正午水势有不同程度的降低;一次性人工灌溉对植物水分状况没有明显影响.采伐利用方式不影响植物的水分状况.地下水是柽柳和胡杨生存与生长的先决条件.维持该区域地下水位的基本稳定是保证该区域柽柳和胡杨恢复重建的重要前提.     

新疆艾比湖湿地自然保护区荒漠优势种体内的水分来源

植物体内各水分来源的比例反映植物的适应特征,在水分作为限制因子的荒漠区,其更是物种间生态位分化、荒漠多样性维持的重要机理之一。通过检测艾比湖湿地自然保护区内4个生境(荒漠、河岸林、盐沼地和沙丘)的8科14种优势种的木质部,以及当地河水、地下水、4层不同深度(0—40,40—70,70—100 cm和100—150 cm)土壤水的稳定氧同位素值(δ~(18)O),估算各物种和各科植物体内各种水分来源的比例,随后依据根系的空间位置再将14种植物分成13个中深根系和1个浅根系物种,进一步利用δ~(18)O值分析深浅根系植物间的水分差别,以及各水源间的补给关系。结果表明:(1)艾比湖湿地自然保护区内,不同物种体内水分来源存在差别。将所有优势物种按科属归类后,类似物种水平,不同科属植物体内的水分来源也存在差别;(2)地下水是大部分植物的主要补给水源,多数植物很少利用0—40 cm表层土壤水;(3)深浅根系植物的水分来源不同,深根系植物主要利用地下水和河水,而浅根系植物主要利用土壤水;(4)艾比湖湿地自然保护区内,地下水补给河水,随后两者共同从土壤深层至浅层依次补给土壤水。综上可知:干旱荒漠内,水源可利用性的多样化,导致不同区域植物体内各水分来源的比例存在差别。在离河岸距离、地下水位高低、土壤表层盐渍化程度等因素的综合影响下,多年生和盐渍环境生长的植物,趋向于吸收地下水、河水和深层土壤水,相反,一年生或短命植物趋向于利用其能触及到的各种水源。     

压力室(PRESSURE CHAMBER)在植物水分状况研究中的应用

在土壤,植物,大气连续体中,大气的水势通常远低于植物体的水势。因而使植物叶片水分不断地向周围大气中散失,由此形成土壤—植物—大气的水势下降梯度。在植物体内则也因而形成根—茎—叶的水势下降梯度;从而促使水分得以源源不断地从土壤进入根部,通过根、茎的木质部而运向叶子,再从叶表蒸腾,散失。在蒸腾着的植物中,其导管内的水柱常被牵拉得很紧,承受着巨大的负压。Dixon于1914年最早采用一种较原始的压力室,试图测定蒸腾着的植物的导管中水柱所承受的负压。以后Hains也作了