胡杨异形叶渗透调节物质及抗氧化酶活性对地下水埋深梯度的响应

以塔里木荒漠区建群种胡杨（Populus euphratica Oliv.）为实验材料,研究3种典型异形叶的渗透调节物质和抗氧化酶活性沿地下水埋深（GWD）梯度的变化规律及适应干旱胁迫的策略。结果显示：（1）随GWD的增加,3种异形叶的相对含水量、叶水势、可溶性蛋白质（SP）含量和过氧化物酶（POD）活性呈降低趋势,水分饱和亏缺、游离脯氨酸（Pro）含量、可溶性糖（SS）含量和丙二醛（MDA）含量呈增加趋势,而超氧化物歧化酶（SOD）始终保持较高活性且较稳定。（2）条形叶Pro、SS含量与GWD呈极显著正相关,卵形叶SS、SP含量与GWD呈显著正相关,锯齿阔卵形叶SS含量与GWD呈极显著正相关。（3）条形叶主要以Pro和SS协同维持细胞渗透势以应对水分胁迫,卵形叶以增强渗透调节能力（SP、Pro、SS）来提高其抗旱性,锯齿阔卵形叶则以SS、Pro维持细胞膨压,并通过POD、SOD清除活性氧（ROS）协同适应干旱的荒漠环境。     

不同地下水埋深下胡杨叶片生理指标变化特点

根据2001年至2007年以来对胡杨叶片生理指标的测定结果和同时期地下水埋深监测的分析,可以初步得出如下的一些结论：输水后随着地下水埋深变浅,水分胁迫程度减轻,胡杨叶片的多个生理指标发生明显的变化,并且这种变化与地下水埋深变化的趋势表现出一定的相关性。从所测的胡杨叶片的10个生理指标的变化看,叶绿素、可溶性糖和ABA等指标与地下水埋深的变化的相关关系较好、显著性较高,可以在今后的研究中作为胡杨所受干旱胁迫程度的主要衡量指标;MDA和CTK等指标可以作为参考指标来判断胡杨所受的水分胁迫程度;而Pro、SOD、POD、GA₃和IAA等指标对地下水埋深的变化表现不敏感。     

胡杨液流对地下水埋深变化的响应

以塔里木河流域荒漠河岸林主要建群种胡杨(Populus euphratica)为研究对象, 结合中下游不同断面地下水埋深和胡杨液流变化的监测数据, 分析了胡杨茎干液流与地下水埋深变化的关系, 探讨荒漠环境下天然胡杨生长的合理生态水位。研究表明, 胡杨液流通量密度随地下水埋深即干旱胁迫程度的加大而减小, 两者呈极显著负相关, 相关系数达-0.887; 胡杨液流通量在地下水埋深位于4.5-5 m时出现异常变化, 表明此时胡杨的正常生长受到胁迫, 胡杨通过自身调节降低蒸腾耗水以适应环境; 土壤盐分不是影响塔里木河中下游各断面胡杨液流变化的主要因子; 对植物样地调查结果分析显示, 胡杨盖度、密度和频度均在地下水埋深在4-6 m梯度下开始表现为降低趋势。综合分析认为维系塔里木河中下游天然胡杨正常生长的生态水位为地下水埋深4.5 m以内。     

地下水埋深和季节性干旱对古尔班通古特沙漠南缘梭梭生理和生长的影响

干旱区因降水稀少,地下水成为荒漠植被重要且稳定的水源。选取古尔班通古特沙漠南缘建群种植物梭梭（Haloxylon ammodendron）为研究对象,通过测量不同地下水埋深（3.45、9.08、10.47、13.27 m和15.91 m）下生长季前期和后期同化枝生理生化指标（黎明水势、正午水势、含水量、氯离子、钠离子、脯氨酸和非结构性碳水化合物）和生长与形态特征（生长速率和胡伯尔值）,旨在认识荒漠植物对地下水埋深增加和季节性干旱的响应特征和调节适应机制。结果表明：（1）梭梭应对地下水埋深变化的生理调节对策,是采取先降低后升高黎明前同化枝水势、降低新枝形成期同化枝生长速率、增大胡伯尔值和积累非结构性碳水化合物的策略;（2）梭梭应对生长季大气干旱的生理调节对策,是通过降低黎明前同化枝水势、维持较高胡伯尔值、积累钠离子和消耗淀粉抵御季节性干旱;（3）在大气干旱与地下水水文干旱交互作用下,梭梭是采取降低正午同化枝水势、维持较高的同化枝含水量和积累可溶性糖的生态策略。综上所述,梭梭在响应地下水水文干旱和季节性大气干旱的生理特征间存在差异。研究结果丰富了水文和大气干旱对梭梭生理和生长影响的认知,可以为基于地下水资源管理的干旱区荒漠植被保育提供参考。     

土壤水分梯度对灰胡杨光合作用与抗逆性的影响

以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为材料,采用盆栽方法研究土壤水分梯度对灰胡杨光合特征及抗逆性的影响。结果表明:(1)灰胡杨净光合速率(P_n)、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和光能利用率均随土壤水分递减而降低,重度干旱比适宜水分依次降低了35.53%、25.32%、48.18%、15.62%和40.92%;而光合午休程度则明显增强,P_n下降主要是由非气孔因素限制造成。轻度干旱能够提高灰胡杨水分利用效率(WUE)3.05%,维持相对较高的P_n和WUE。(2)随土壤水分递降,灰胡杨光照生态幅缩窄,CO_2补偿点升高,RuBP再生受限,光与CO_2利用效率、Rubisco活性和光合效率降低。与适宜水分相比,中度与重度干旱下最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、光合能力(A_(max))、光呼吸速率、最大羧化效率、最大电子传递速率和磷酸丙糖利用率均显著降低(P0.05),其中P_(nmax)、A_(max)和生化参数分别降低了42.65%、38.26%、57.10%;63.01%、65.88%、73.43%。(3)土壤干旱显著降低了灰胡杨的枝水势和光合色素含量(P0.01),并且改变了光系统反应中心色素的组成比例,膜脂过氧化程度显著增强(P0.01)。灰胡杨主要通过积累大量脯氨酸和可溶性蛋白质参与渗透调节来减轻土壤干旱对光合机构的损伤。重度干旱对灰胡杨叶片光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常生长和光合作用。综上所述,塔里木干旱荒漠区灰胡杨生长适宜的土壤相对含水量为60%—65%符合极端干旱区植被恢复与高效节水的管理原则。     

地下水埋深对幼龄梭梭功能性状的影响

地下水是干旱荒漠区潜水灌丛植物的重要水分来源,为认识地下水埋深对潜水植物功能性状的影响,利用蒸渗仪群配备的全自动补水仪设置两组地下水埋深(2和3.5 m),测定幼龄梭梭生长季同化枝水力性状、气体交换特征和根系形态参数.结果表明:与地下水埋深2 m相比,地下水埋深3.5 m处理幼龄梭梭黎明前同化枝水势、饱和膨压渗透势和根...     

地下水埋深对灰胡杨叶片与土壤养分生态化学计量特征及其内稳态的影响

灰胡杨(Populuspruinosa)是塔里木荒漠河岸林的关键种,研究其生态化学计量特征及内稳性的变异格局,对科学认识荒漠河岸林养分循环规律、植被健康状况及物种适应策略具有重要意义。该研究对塔里木河干流上游地下水埋深(GWD)梯度下灰胡杨种群进行野外调查与室内化验,比较分析了不同GWD生境灰胡杨叶片与土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)生态化学计量学及内稳态特征。结果表明:(1)随GWD增加,灰胡杨叶片N、P含量降低, C含量与C:N、C:P、N:P均升高;各指标变异系数均较低且C含量最小,但不同GWD间差异显著; N含量与C含量、C:P, P含量与C:P、N:P呈显著负相关关系。(2)土壤C、N、P含量及其化学计量比均随GWD增加呈降低趋势,除P含量外其他指标变异系数较高且不同GWD间差异显著, P含量与C、N含量呈显著正相关关系。(3)浅、中GWD生境大部分叶片C、N、P含量与土壤C、N、P化学计量特征相关性均不显著,深GWD生境仅叶片P含量、N:P与土壤化学计量特征显著相关且叶片C:N, C:P均高其他2种生境,表明叶片化学计量特征并非由土壤养分含量特征直接决定,灰胡杨通过提高养分...     

塔里木河下游地下水埋深对胡杨气体交换和叶绿素荧光的影响

为了分析干旱环境下地下水埋深变化对胡杨(Populus euphratica oliv.)光合作用的影响,对塔里木河下游3个地下水埋深(4.91,6.93m和8.44m)环境下胡杨叶片的气体交换日变化、光响应曲线、PN-C_i曲线以及叶绿素荧光特性等进行了比较研究。研究结果表明:当地下水埋深从4.91m增加到6.93m和8.44m,胡杨光合速率(P_N)(10:00),初始荧光(F₀)、最大荧光(F_m)、以及PSⅡ实际光化学效率(Ω_PSⅡ)、电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)和正午叶水势(Ψ_midday)等都发生了明显变化,其中胡杨NPQ增加了109% 127%,Ω_PSⅡ,ETR和Ψ_midday分别减小了24% 29%,17% 22%和31.6% 45.6%,表明胡杨受到的干旱胁迫程度在增加;而当地下水埋深在6.93 8.44m之间时,上述参数无显著变化,表明胡杨很可能处于相同干旱胁迫程度;并且在地下水埋深4.91 8.44m范围内,最大光化学效率(F_v/F_m),表观量子效率(φ),Rubisco羧化速率(V_cmax), 等参数都未发生明显变化,表明即使地下水埋深增加到8.44m,此时的干旱胁迫程度也未超过胡杨的耐受能力,其光合能力也未受到不可逆转的伤害。     

克里雅河尾闾绿洲胡杨种群年龄结构对地下水埋深的响应

为阐明沙漠腹地绿洲胡杨种群的生存状况与发展动态,探讨地下水埋深差异对胡杨年龄结构组成与种群更新演替的影响.该研究以塔克拉玛干沙漠腹地克里雅河尾间达里雅布依绿洲胡杨林为研究对象,通过划分胡杨龄级与地下水埋深梯度等级,量化个体竞争能力等主要手段,对胡杨种群年龄结构特征进行了分析,并对时间序列上的更新动态进行了预测.结果 表...     

胡杨叶片大小与叶数量的权衡关系对地下水埋深的响应

本文以胡杨(Populus euphratica Oliv.)为研究对象,采用标准化主轴回归估计(SMA)方法探讨了种群叶片大小(单叶面积、单叶质量)与出叶强度(基于小枝质量、茎质量、茎体积)的异速生长关系对地下水埋深梯度(Groundwater depth,GWD)的响应及其变化规律.结果显示:随GWD增加,胡杨当年...     

胡杨异形叶的蛋白质组学研究

通过探索不同的裂解液成分配比和优化2-DE条件,建立了适合胡杨叶蛋白质组学研究的技术体系,同时以同一小枝上的异形叶为试验材料寻找异形叶间差异表达的蛋白质。结果表明：使用含7mol/L尿素、2mol/L硫脲、2% CHAPS、60mmol/L DTT、0.2% 载体两性电解质的裂解液复溶蛋白沉淀的效果好。通过对差异蛋白点的串联质谱鉴定,发现异形叶在光合及呼吸作用方面存在差异。本研究为了解异形叶产生的分子调控机制,揭示胡杨的耐逆性积累了有价值的信息。     

胡杨(Populus euphratica Oliv.)根繁殖特征

以新疆塔里木河中游河岸北部河漫滩的胡杨幼林带为对象,从克隆生态学的角度,采用挖掘法、高压冲洗法及断根胁迫实验,研究了胡杨在资源异质环境中的风险分担、资源觅食与保持功能以及根源性克隆生长形态特征。结果表明:胡杨的地下根分枝类型为单轴型,同一生长方向2水平根的夹角平均约为180°,水平根与垂直根的夹角为90°～100°,水平根和垂直根的空间构型近似T形;基株的胚根周长>分株的次根周长;水平根呈侧圆台形,胡杨的2水平根之间存在着养分的传递。     

胡杨叶片气孔导度特征及其对环境因子的响应

依据2005年对极端干旱区荒漠河岸林胡杨的观测资料,对胡杨气孔运动进行了分析研究以揭示胡杨的水分利用特征与抗旱机理。结果表明:(1)胡杨叶片气孔导度日变化呈现为周期波动曲线,其波动周期为2 h,傍晚(20:00)波动消失;净光合速率和蒸腾速率与气孔导度的波动相对应而呈现同步周期波动。(2)胡杨的阳生叶气孔导度高于阴生叶,且不同季节气孔导度值不同,阳生叶气孔导度的季节变幅大于阴生叶。(3)胡杨气孔导度与气温、相对湿度和叶水势有显著相关关系,当CO2浓度较小时,胡杨气孔导度随CO2浓度的增加而增加,当CO2浓度达到一定值后气孔导度不再增加,反而随CO2浓度的增加大幅度降低。(4)胡杨适应极端干旱区生境的气孔调节机制为反馈式反应,即由于叶水势降低导致气孔导度减小,从而减少蒸腾耗水,达到节约用水、适应干旱的目的,表明胡杨的水分利用效率随气孔限制值的增大而减小,二者呈显著负相关。     

塔里木河流域低地下水位区优势胡杨品种的筛选及其遗传标记的构建

胡杨（Populus euphratica Oilv．）是干旱荒漠地区非常重要的植物资源,塔里木河流域胡杨的研究和保护是令人关注的问题。因此对其进行研究具有重要的理论和实践意义。国内外对胡杨各方面开展的研究内容很多,根据研究进展发现,目前塔里木河河谷废弃河道和沙漠外缘的胡杨林研究仍处于被忽视的地位。因此本文提出了筛选塔里木河河谷优势胡杨品种和构建遗传标记体系的方案,并初步阐述了该方案在塔里木河胡杨林恢复和保护中的意义、方法和目标。     

胡杨雌花离体培养中的不定根诱导和植株再生体系的建立

正交实验的方差和极差分析表明,胡杨雌花诱导的愈伤组织和芽的效果明显优于雄花;雌花诱导愈伤组织的最适培养基是B5添加1．0mg·L^-16-BA和1．0mg·L^-1。NAA,诱导芽的最适培养基为MS＋0．5mg．L^-16-BA＋0．2mg．L^-1NAA,诱导根的最适培养基为1／2MS＋0．5mg·L^-1IBA。     

不同水分条件下胡杨光响应曲线拟合模型比较

本研究通过测量不同水分条件下胡杨（Populus euphratica Oliv.）叶片的光响应曲线,并采用4种光响应模型对其光合特征参数拟合值与实测值进行比较,分析了不同水分条件下光响应曲线模型对胡杨适用性的影响机制。结果表明,当水分供应充足时,胡杨非直角双曲线模型对暗呼吸速率（R_d）的拟合效果最优,直角双曲线修正模型拟合光饱和点（LSP）、最大净光合速率（P_nmax）、光补偿点（LCP）的结果与实测值较接近;但当胡杨受到水分亏缺后,直角双曲线修正模型对P_nmax和光饱和点（LSP）的拟合效果最优,直角双曲线模型对R_d和LCP的拟合效果最佳。因此,水分条件有利时胡杨应用直角双曲线修正模型、非直角双曲线模型较好;水分亏缺条件下采用直角双曲线修正模型、直角双曲线模型更为适合。     

抗盐胡杨Na+/H+逆向转运蛋白基因PeNhaD1的功能

将胡杨Na /H 逆向转运蛋白基因PeNhaD1,分别转入对盐敏感的缺失质膜和缺失液泡膜Na /H 逆向转运蛋白基因的酵母突变菌株ANT3和GX1中。结果表明,在pH6.0、Na 浓度为80mmol/L(固体培养基)或400mmol/L(液体培养基)的条件下,转化具有目的基因的酵母ANT3具有更高的耐盐性,而将目的基因转化到突变株GX1时,却不能提高其耐盐性。实验结果说明PeNhaD1可能是通过编码质膜Na /H 逆向转运蛋白而提高酵母的耐盐性的,推测其在胡杨耐盐机制中的作用可能是提高拒盐性。     

Proteome profiling of Populus euphratica Oliv. upon heat stress

BACKGROUND AND AIMS: Populus euphratica is a light-demanding species ecologically characterized as a pioneer. It grows in shelter belts along riversides, being part of the natural desert forest ecosystems in China and Middle Eastern countries. It is able to survive extreme temperatures, drought and salt stress, marking itself out as an important plant species to study the mechanisms responsible for survival of woody plants under heat stress. METHODS: Heat effects were evaluated through electrolyte leakage on leaf discs, and LT(50) was determined to occur above 50 degrees C. Protein accumulation profiles of leaves from young plants submitted to 42/37 degrees C for 3 d in a phytotron were determined through 2D-PAGE, and a total of 45 % of up- and downregulated proteins were detected. Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight (MALDI-TOF)/TOF analysis, combined with searches in different databases, enabled the identification of 82 % of the selected spots. KEY RESULTS: Short-term upregulated proteins are related to membrane destabilization and cytoskeleton restructuring, sulfur assimilation, thiamine and hydrophobic amino acid biosynthesis, and protein stability. Long-term upregulated proteins are involved in redox homeostasis and photosynthesis. Late downregulated proteins are involved mainly in carbon metabolism. CONCLUSIONS: Moderate heat response involves proteins related to lipid biogenesis, cytoskeleton structure, sulfate assimilation, thiamine and hydrophobic amino acid biosynthesis, and nuclear transport. Photostasis is achieved through carbon metabolism adjustment, a decrease of photosystem II (PSII) abundance and an increase of PSI contribution to photosynthetic linear electron flow. Thioredoxin h may have a special role in this process in P. euphratica upon moderate heat exposure.     

额济纳荒漠河岸胡杨林叶片气孔导度与微环境因子关系的模拟研究

以额济纳荒漠河岸胡杨(Populus euphratica)为研究对象,利用LI-6400光合测定仪于2005年5~9月份观测了胡杨叶片气体交换数据,研究了胡杨叶片气孔导度与光合速率、光合有效辐射与光合速率之间的关系.结果表明:(1)胡杨叶片净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增加到一定值后,光合速率的增加变缓慢直至平稳,并主要是非气孔限制因素造成的;Ball-Berry模型(B-B模型)能够很好地描述气孔导度与光合速率之间的关系(R2=0.92).(2)叶片净光合速率随着有效辐射的变化符合非直角双曲线规律(R2=0.99).(3)B-B模型和非直角双曲线光合模型耦合后模拟值与观测值之间存在很好的正相关性(r=0.93),但耦合模型的模拟值还是较实测值偏大.因此,在干旱区还必须考虑水分限制因素对气孔开闭的控制作用,进一步构建适合干旱区生态系统特点的水-碳耦合循环机理模型.