不同海拔高度泡沙参叶片形态研究

对不同海拔高度的泡沙参叶表形态、气孔特征进行了观察,比较了不同海拔高度对泡沙参叶片生态适应的影响。结果表明：泡沙参叶表皮角质层较厚,被有大量表皮毛和蜡质颗粒,海拔越高越明显;泡沙参气孔复体类型均为不规则型,气孔保卫细胞角质层较厚,气孔口较小,气孔密度与气孔大小成反比,并且气孔大小随海拔升高而减小,气孔密度随海拔升高而增大,是一种抗旱适应的表现。     

珠芽蓼叶片对海拔变化的表型可塑性

采用石蜡制片、扫描电镜和透射电镜方法,研究了祁连山植被垂直分布带海拔2300、3200和3900 m 珠芽蓼叶片组织结构、叶表皮特征和叶绿体超微结构对海拔升高的适应性变化。结果表明: 珠芽蓼为异面叶,随海拔升高,叶片表皮毛数目减少而直径增大变粗,表皮蜡质层结构更加致密。叶片厚度在海拔3200 m最大,分别比海拔2300和3900 m增加了39.6%和50.5%。从海拔2300到3200 m,栅栏组织细胞层数由2层增加为3层且细胞排列紧密,海绵组织细胞间隙逐渐增大;在海拔3900 m处,栅栏组织细胞层数减少至2层且细胞间隙增加,海绵组织细胞间隙减小,表皮细胞厚度增加,但细胞层数在3个海拔间无显著差异。随海拔升高,叶下表皮附属物和气孔下室物质的积累增加,气孔密度增加,张度降低,气孔位置由表皮拱起变为内陷。从海拔2300到3200 m,基粒片层由6～9层增至8～12层;至海拔3900 m,基粒片层降为 2～3层且片层之间变得致密,基粒数目减少且排列方向不规则,叶绿体膨大,被膜部分降解。随海拔升高,叶片部分解剖结构指标之间呈现出明显的协同进化,表现出较大的可塑性。珠芽蓼叶片解剖与超微结构在不同海拔表现出的差异显示,表型可塑性及其对高山异质环境和海拔变化的适应特征,是植物长期适应高山复杂环境的结果。     

甘南高寒草甸不同海拔梯度乳白香青与长毛风毛菊的点格局分析

乳白香青(Anaphalis lactea)与长毛风毛菊(Saussurea hieracioides)是甘南高寒草甸的主要物种,该研究通过野外群落调查,采用点格局分析法,并应用Riple K函数对不同海拔梯度(2 900 m、3 500 m、3 800 m)的乳白香青和长毛风毛菊种群的空间分布及种间关联性进行分析,旨在了解高寒草甸种群的动态变化机制和发育、演替趋势。结果显示：(1)甘南高寒草甸的乳白香青与长毛风毛菊种群在3个海拔梯度上的分布差异显著,随着海拔的不断升高,长毛风毛菊种群的株数、盖度、生物量均逐渐显著降低,而乳白香青种群则呈先增加后减小的变化趋势。(2)不同海拔梯度的种群密度差异明显,长毛风毛菊种群的密度为海拔2 900 m＞3 500 m＞3 800 m,乳白香青种群密度为海拔3 500 m＞2 900 m＞3 800 m。(3)在海拔2 900 m草甸中,乳白香青种群在0～1.9 m尺度呈聚集分布,在1.9～3.9 m尺度呈随机分布,在3.9～5.0 m尺度表现为均匀分布,而长毛风毛菊种群在0～3.5 m尺度呈聚集分布,在3.5～5.0 m尺度范围内则表现为随机分布;在海拔3 500 m草甸中,乳白香青种群在整个研究范围内呈随机分布,而长毛风毛菊种群则表现为聚集分布;在海拔3 800 m草甸中,乳白香青种群在0～4.1 m尺度范围内均为聚集分布,随着研究尺度加大,在4.1～5.0 m尺度则表现为随机分布,长毛风毛菊种群在0～0.6 m和4.4～5.0 m尺度范围内均表现为随机分布,而在0.6～4.4 m尺度范围内呈聚集分布。(4)在2 900 m海拔草甸中,乳白香青种群与长毛风毛菊种群在0～1.9 m小尺度内无关联,在1.9～5.0 m较大尺度内呈负关联关系;在3 500 m海拔草甸中,两种群表现为无关联;在3 800 m海拔草甸中,两种群之间则表现为正关联关系。研究表明,乳白香青和长毛风毛菊种群的分布格局与海拔梯度的变化均密切相关,但不同种群对海拔梯度变化的响应策略不同。     

西藏东达山3种嵩草属植物气孔特征沿海拔的变化

嵩草属(Kobresia)植物是藏东南高山草甸的优势种和建群种,对该区畜牧业发展和维持生态系统平衡起着重要作用。选择西藏左贡县东达山为研究地点,从林线开始,海拔每升高约100m设置1个样带直至高山草甸分布边缘,共8个样带,调查各样带中物种的组成及盖度,并依据相对盖度和相对频度计算3种嵩草植物矮生嵩草(K.humilis)、线叶嵩草(K.capillifolia)和大花嵩草(K.macrantha)在群落中的重要值,同时取样观察它们叶片远、近轴面表皮细胞形态,测量气孔长度及保卫细胞宽度,计算气孔密度,探讨嵩草属植物对海拔梯度的适应性。结果表明:(1)3种嵩草属植物叶表皮细胞均呈波浪状,气孔器仅分布于远轴面,近轴面无气孔器分布。(2)3种嵩草属植物气孔密度沿海拔梯度的变化均呈单峰曲线分布格局,且在海拔4 537m样带处达到最大值,并表现为矮生嵩草(777.6个/mm2)线叶嵩草(476.4个/mm2)大花嵩草(414.3个/mm2)。(3)随海拔的增加,矮生嵩草和线叶嵩草气孔长度显著增大(P0.05),而保卫细胞宽度显著减小;但大花嵩草气孔长度随海拔的升高而显著减小,保卫细胞宽度基本保持不变。(4)矮生嵩草和线叶嵩草气孔密度、长度和保卫细胞宽度与海拔梯度均显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感程度高,与其在群落中重要值高的分布特征一致;而大花嵩草仅气孔密度和长度与海拔梯度显著相关,气孔特征对海拔梯度变化的敏感性低,与其在群落中重要值低的分布特征一致;嵩草属植物气孔密度、长度和保护细胞宽度与海拔梯度之间的相关性,反映出它们在海拔梯度上对生境的适应程度。可见,3种嵩草属植物气孔特征对海拔梯度上生境变化的适应性不同,从而影响它们在群落中的分布范围和物种优势度,其中矮生嵩草和线叶嵩草对环境变化敏感,而大花嵩草对环境变化相对不敏感;保卫细胞宽度与气孔长度同样对植物适应环境变化起重要作用。     

海拔高度对暗紫贝母叶特征的影响

为探索海拔高度对暗紫贝母(Fritillaria unibracteata)叶特征的影响,该研究在岷江上游的卡卡山北坡设置低、中、高三个海拔部位,并在高、低部位之间进行植株的移栽试验,并测定每个部位植株的叶寿命、气孔密度和长度、单叶面积及比叶面积等叶特征。结果表明:(1)叶寿命从低海拔部位的121.3 d,到高海拔部位的108.5 d,缩减了大约13 d。(2)从低海拔到高海拔,气孔密度逐渐升高,低海拔部位只有48.5number·mm~(-2),高海拔部位与之相比增加了42.8%。(3)而气孔长度则随海拔升高而降低,从低海拔部位的82.4μm到高海拔的71.3μm,降低了13.5%。(4)从低海拔到高海拔,单叶面积和比叶面积都逐渐增加,其中单叶面积由低海拔部位的1.61×10~(-4)m~2到高海拔部位的2.20×10~(-4)m~2,增加了36.6%;比叶面积则由低海拔部位的7.7×10~(-4)m~2·kg~(-1)到高海拔部位的12.5×10~(-4)m~2·kg~(-1),增加了62.3%。(5)另外,同一海拔部位的对照植株和移栽植株之间叶特征并无显著差异;植株在移栽后总是表现出移栽后所在部位对照植株的特点,而没有表现出移栽前所在部位对照植株的特点。综上结果表明,海拔高度对暗紫贝母叶特征影响显著,暗紫贝母的叶特征在海拔梯度上具有较大的可塑性。     

山东银莲花叶片形态结构对异质生境和海拔变化的响应

山东银莲花为一分布极其狭域的稀有物种,对海拔600 m以上的针阔混交林和山顶灌丛两种异质的生境都具有较高的适应性。为探索其适应策略,选择两种异质生境中的5个海拔梯度样带,采用常规石蜡切片法和显微观察技术,对叶片进行观察、分析和测量,通过比较叶片外部形态特征参数和内部解剖结构的差异,推测其叶片适应海拔和异质生境的响应策略。结果表明:为适应阴暗、潮湿的针阔混交林和干旱、强光照的山顶灌丛两种不同环境,山东银莲花分别表现出不同的适应策略。针阔混交林下,叶片的背腹表皮毛密度、比叶面积和气孔相对开度较山顶灌丛的大,而气孔密度、叶片厚度、栅栏组织和海绵组织的厚度较山顶灌丛的小;山顶灌丛植株叶片栅栏组织细胞排列较林下更加整齐紧密。两种生境中叶片腹面表皮毛的长度、气孔相对开度都随海拔的升高而减小,且差异明显;而叶片厚度、比叶面积、气孔指数等对600 m以上海拔变化未表现出明显的规律性。本研究将为山东银莲花的保护和利用提供理论基础及依据,为其他植物的相关研究提供参考。     

青藏高原不同海拔3种菊科植物叶片结构变化及其生态适应性

采用常规石蜡制片技术和显微观察方法,对分布于青藏高原祁连山东部山地冷龙岭3600—4400 m不同海拔高度的蒲公英(Taraxacum mongolicum Hand-Mazz)、火绒草(Leontopodium leontopodioides(Willd.)Beauv)和美丽风毛菊(Saussurea superba Anthony)的叶片形态解剖结构进行了研究,并探讨了其对海拔高度的响应及生态适应性。结果表明:随海拔高度的升高,3种植物气孔器外拱盖内缘、角质层纹饰、气孔与表皮细胞的位置关系以及上、下表皮气孔器内缘呈现不同的变化趋势;火绒草上、下表皮气孔密度随海拔升高而增加,而蒲公英和美丽风毛菊的气孔密度则降低;3种植物上、下表皮气孔指数随海拔高度的增加均未出现规律性变化;3种植物叶片厚度、上下表皮厚度、上下角质层厚度、栅栏细胞系数均随海拔升高而增加;解剖学指标之间大多呈明显的协同进化;叶片结构,尤其是气孔密度对海拔高度变化表现出较大的可塑性。研究表明3种植物采取不同的响应机制来适应海拔高度的变化,植物对高原环境变化的适应具有多样性。     

四倍体艾纳香植株诱导及其倍性鉴定

在离体条件下,应用秋水仙素浸泡法和混合培养法,对艾纳香组培苗进行了不同浓度和时间的诱变处理,并通过植物形态学、细胞学、细胞中DNA含量等鉴定其倍性。结果表明,与浸泡法相比,混合培养法更适合四倍体艾纳香诱导,其中以0.025%秋水仙素处理9 d诱导效果最佳,诱变率高达65%。与二倍体植株相比,四倍体艾纳香植株形态特征变化明显,表现植株的枝条变粗壮,叶片变厚、颜色变深。四倍体叶片的气孔及其保卫细胞明显增大,并且其细胞中DNA含量是二倍体的两倍,表明四倍体艾纳香植株诱导成功。     

高山植物全缘叶绿绒蒿叶片形态及解剖结构对海拔的响应

为了阐明高山植物全缘叶绿绒蒿(Meconopsis integrifolia)对海拔及高山环境的形态学适应特征,沿海拔梯度选择了5个海拔的全缘叶绿绒蒿分布区域(3681、3841、4081、4215和4452 m),采用常规石蜡制片技术和显微观察方法,对其形态及叶片解剖结构进行了研究。结果表明:随着海拔的升高,株型方面,全缘叶绿绒蒿的株高、基径逐渐减小;叶片形态方面,叶片逐渐变小,叶形逐渐狭长,具体表现为叶片长度、宽度逐渐减小,叶片长宽比逐渐增大;叶片解剖结构方面,叶片厚度、表皮细胞厚度、海绵组织厚度、组织疏松度及中脉直径呈减小趋势;栅栏组织厚度、栅海厚度比、组织紧密度呈增大趋势;叶表皮结构方面,叶片表皮毛密度、气孔密度及气孔指数均呈增大趋势。此外,解剖结构指标之间大多呈现出明显的协同进化,各形态指标对海拔的变化表现出较大的可塑性。全缘叶绿绒蒿形态及叶片解剖结构在不同海拔上表现出的这种差异,可能是植物长期适应高山复杂环境的结果。     

岷江上游干旱河谷海拔梯度上四川黄栌叶片特征及其与环境因子的关系

研究了岷江上游干旱河谷海拔梯度上四川黄栌（Cotinus coggygria）叶片特征及变化特点,以及它们与环境变化的相互关系。测定指标有叶片形念结构（叶长、叶宽、叶面积和叶长／叶宽）,表皮特征（气孔器密度和面积、孔径、表皮细胞密度和面积）以及生态特征（生物量、比叶最、饱和含水量）。结果表明。随着海拔升高叶长,叶宽、叶面积、生物量、饱和含水量以及表皮细胞面积呈增大趋势;而表皮细胞密度呈减小趋势;气孔器面积和比叶重在海拔1950m以下,随着海拔上升而增加。1950m的区域明显减小,气孔器密度的变化趋势与之相反;孔径和叶长／叶宽无明显变化。多元统计分析显示,叶面积、饱和含水世和气孔器面积主要与温和度有关,三者随着海拔升高和温和度降低呈增大趋势;随着水热综合因子的增加,气孔器密度减小而孔径和比叶重增大;随着年降水量的增加生物量和气孔器面积基增大趋势,面表皮细胞密度减小;表皮细胞面积随着生物温度降低而增加。综合分析表明,岷江上游干旱河谷缺水和生长季节高温是影响叶片特征变化的主要因素。     

Ca^2＋参与茉莉酸诱导蚕豆气孔关闭的信号转导

以Fluo-3 AM为Ca^2＋荧光探针,结合激光共聚焦扫描显微技术,观察到在处理后数十秒内,气孔关闭之前,茉莉酸（JA）可引起[Ca^2＋]cyt的迅速上升;对照和JA的前体物亚麻酸（LA）几乎不能引起[Ca^2＋]cyt的明显变化;钙的螯合剂EGTA预处理可完全阻断JA诱导气孔关闭的效应,并且JA不再引起保卫细胞[Ca^2＋]cyt增加;质膜Cah通道的抑制剂硝苯吡啶（nifedipine,NIF）可减弱JA诱导气孔关闭的效应,也使JA诱导保卫细胞[Ca^2＋]cyt增加的幅度有所下降;胞内Ca^2＋释放的抑制剂钌红不能明显改变JA诱导气孔关闲的趋势,但使JA引起的保卫细胞[Ca^2＋]cyt增加有所降低。实验结果表明：Ca^2＋参与JA诱导气孔关闭的信号转导;推测JA引起的[Ca^2＋]cyt升高可能主要来源于胞外,但不能完全排除胞内Ca^2＋的释放。     

THE MECHANISM OF STOMATAL MOVEMENT

Ketellapper , H. J. (California Inst. Tech., Pasadena.) The mechanism of stomatal movement. Amer. Jour. Bot. 46(3) : 225-231. IIlus. 1959.—A review of the pertinent literature reveals that fairly exact knowledge is available about the effects of light, CO₂, and water content of the leaf on stomatal movement. Two distinct types of light action can be distinguished: an indirect effect, mediated through photosynthesis and the resulting lower CO₂ concentration within the leaf, and a direct effect which occurs even when the intercellular spaces are washed out with CO₂-free air. The CO₂ concentration occupies a very central position in the regulation of stomatal movement. The action of CO₂ and light will be influenced, or even counteracted, by the value of the water deficit in the leaf. A large number of changes in the guard cells, accompanying stomatal movement, has been described in the literature and some of these have been discussed in the present review: for example, the changes in osmotic value, in starch content, and in permeability. These observations led to the formulation of the classical theories of stomatal movement. It has been concluded that the classical theories are not adequate to explain stomatal movement. At present one can choose between 2 alternatives: an osmotic theory incorporating the pathways of the classical theories and bringing these together in one general scheme hinging on the sugar-starch conversion, or else a theory incorporating non-osmotic processes for the removal of water or osmotic active material. These alternatives have been discussed in some detail. It has been concluded that more experimental evidence is required before a valid theory of stomatal movement can be brought forward.     

VARIATION IN THE ORGANIZATION OF THE STOMATAL COMPLEX IN THE LEAF EPIDERMIS OF MONOCOTYLEDONS AND ITS BEARING ON THEIR PHYLOGENY

Stebbins , G. L., and G. S. Khush . (U. California, Davis.) Variation in the organization of the stomatal complex in the leaf epidermis of monocotyledons and its bearing on their phylogeny. Amer. Jour. Bot. 48(1): 51–59. Illus. 1961.—Using macerated pieces of epidermal tissue from living plants and herbarium specimens, stomatal complexes of 192 species belonging to 49 families of monocotyledons were studied. Four categories are recognized, 2 with 4 or more subsidiary cells surrounding the guard cells, 1 with 2 subsidiaries, and 1 with none. Development of the 2-subsidiary type, studied in acetocarmine preparations of Juncus effusus and Sagittaria montevidensis, resembles that in Gramineae previously described. No correlation was found between type of stomatal complex and either leaf shape or type of xylem vessel, but some correlation exists between this character and type of seed germination, vascular anatomy of seedling, growth habit of mature plant, and geographic distribution. Types with 4 or more subsidiaries are most commonly phanerophytes with tropical distribution, many vascular bundles in the cotyledon, and hypogeal germination. Complexes with 2 subsidiaries occur in many families of a diverse nature, but the most primitive plants with this type are hydrophytes or helophytes with tropical or temperate distribution, 1 vascular bundle in the cotyledon, and epigeal germination. Stomatal complexes without subsidiaries are almost confined to the Liliales and their more specialized derivatives. These plants are predominantly geophytes with temperate or tropical distribution, 2 bundles in the cotyledon, and epigeal germination. Reasons are advanced for suggesting that the type with many subsidiaries is the most primitive and the other 2 types have been derived from it independently by reduction of the number of subsidiary cells.     

STRUCTURE AND ONTOGENY OF THE STOMATAL COMPLEX IN PINUS STROBUS L. AND PINUS BANKSIANA LAMB.

The morphology of the stomatal complex in Pinus strobus L. and P. banksiana Lamb, is described and it is proposed that the stomatal complex should be considered an eight-celled complex consisting of two guard cells, and two polar, two lateral, and two hypodermal subsidiary cells. An ontogenetic study found these cells closely related developmentally. It was also found that the stomatal complex in these two pines could not readily be classified as haplocheilic because a polar subsidiary cell arises from the same protodermal cell as does the guard cell mother cell. A modification of the classical concept of stomatal development was necessary to describe the stomata as eumesoperigenous.     

不同供钾水平对小麦旗叶光合速率日变化的影响

在田间栽培条件下,研究了不同供钾水平对小麦(Triticum aestivum)‘安农8903’旗叶光合速率日变化的影响。结果表明：从扬花期到灌浆中期（5月1～20日）,植株及叶片中钾含量随不同供钾水平的提高而增大,尤以施K 82.5 kg·hm-2的增幅较大（2.7倍）。在小麦籽粒的灌浆进程中,植株的含钾量不断增加,但叶片中的含钾量却呈下降趋势。扬花期到灌浆中期的小麦旗叶由于高光强、高温和较低的相对湿度,其气孔导度和净光合速率日变化均呈双峰曲线。两者皆在10∶00左右和15∶00左右各有一个峰值,前一峰值高于后一峰值,两峰之间的低谷在14∶00左右。胞间CO2浓度日变化则呈相反趋势,两个低谷出现于12∶00和15∶00,但灌浆中期时日变化曲线中只有一个低谷。土壤增施钾肥可增大小麦旗叶的气孔导度和净光合速率,减轻10%～37%由光合午休造成的CO2同化量损失,提高小麦产量。但施钾量与胞间CO2浓度之间相关性不显著。4种不同的钾素水平处理中以施用K2O 165 kg·hm-2的效果最佳。     

两种山黄麻属植物在近一世纪里气孔密度和潜在水分利用率的变化

统计了狭叶山黄麻(Trema angustifolia BL．)和光叶山黄麻(Trema cannabina Lour)腊叶标本在近一世纪里的气孔密度,并利用叶中δ13C值推算了它们在这段时期的潜在水分利用率。结果表明,从20世纪20年代到90年代,狭叶山黄麻和光叶山黄麻的气孔密度分别降低28.1％和40.0％;潜在水分利用率分别增加19.5％和42.2％。相关分析表明,在这70年里,两种植物的气孔密度与大气CO2浓度成显著负相关,而它们的潜在水分利用率与大气CO2浓度成显著正相关。     

蚕豆气孔运动中水通道和离子通道的作用和地位的探讨

 用不同浓度HgCl2、LaCl3和TEACl (Tetraethylammonium chloride)处理蚕豆(Vicia faba)叶片下表皮条,发现HgCl2能显著抑制气孔开闭,Ca2+通道阻塞剂LaCl3或K+通道阻塞剂TEACl处理也都有一定程度的抑制。三者的作用效果HgCl2>>LaCl3>TEACl。用HgCl2+LaCl3、HgCl2+TEACl或HgCl2+LaCl3+TEACl处理,则气孔开闭运动几乎完全被抑制。表明：蚕豆气孔运动中,保卫细胞胀缩主要是水通道直接参与保卫细胞与叶肉细胞间水流的调节引起的,离子通道起间接次要作用,二者共同引起保卫细胞体积变化而导致气孔开闭。     

微管在气孔运动中的作用

用植物微管专一性解聚剂甲基胺草磷(APM)预处理蚕豆(Vicia faba L.)下表皮,再用诱导气孔运动的因子处理,在显微镜下观察气孔孔径的变化。结果显示,用50mg/L APM预处理开放或关闭状态气孔,虽胞质微管被解聚,但气孔孔径没有发生明显的变化,表明胞质微管与开放或关闭状态气孔的维持无关;而去掉APM后,CaCl_2可在4h内诱导气孔关闭,气孔的运动功能又可恢复。进一步的研究表明,开放气孔经APM预处理60min后,再用ABA、Ca~(2 )及暗处理均不能诱导气孔关闭,表明微管可能参与了ABA、Ca~(2 )及暗诱导的气孔关闭过程;关闭气孔经50mg/L APM预处理后,光诱导气孔开度较不经 APM处理的有明显差异,且随着APM预处理时间和浓度的变化,气孔开放程度亦不同,表明微管也参与了光诱导的气孔开放过程。     

毛竹(Phyllostachys pubescens)叶光合作用的气孔限制研究

运用Farquhar和Sharkey(1982)提出的两个判据——细胞间隙CO_2浓度(C_i)和气孔限制值(L_s),从几个不同的侧面研究了毛竹光合作用的气孔限制。虽然观测到气孔导度(G_s)与光合速率(P_n)随着气温、光量子通量密度的降低和叶水分胁迫的加剧而大体上平行地下降,但是在低的环境温度、低的光量子通量密度和严重的水分胁迫下,气孔导度的下降不是光合速率下降的主要原因,因为这时C_i在上升,而L_s下降。然而,在低的空气湿度和轻微水分胁迫下,C_i的下降和L_s的上升都证明,这时气孔导度的下降是光合速率降低的主要原因。