酸枣根系空间分布特征对自然干旱梯度生境的适应

以烟台、石家庄、银川和吐鲁番四个地区自然干旱梯度条件下生长的酸枣植株为试验材料,对酸枣根系的次生木质部导管及不同径级根系的分布特征进行研究。结果表明:从烟台到吐鲁番,酸枣根次生木质部中导管数量逐渐增多,管径依次增大。酸枣细根(d≤2 mm)长度远远大于其它径级根系的长度。随着干旱程度的增加,垂直方向上,细根出现在较深的土层,水平方向上,酸枣根幅扩大到560 cm,在末端或者接近末端的地方出现较多的细根分支。随着干旱程度的增加,5 mmd10 mm的根系长度在总根长中所占的比例逐渐增大,其可能为干旱生境中植株根系获取水分和养分的主要部位。不同生境中酸枣根系空间分布特征的变化是其长期生存于梯度干旱环境的适应特征。     

酸枣根系结构可塑性对自然梯度干旱生境的适应机制

根系是植物吸收水分和养分的主要器官,是直接接触土壤最先感受土壤逆境胁迫的部位。在干旱环境中,植物根系的结构特征必定发生改变以维持正常的生物机能而生存。目前,关于根系解剖结构的研究大多集中于根系的某一特定结构对单一逆境因子的响应。以生长在烟台-石家庄-银川-吐鲁番不同地域气候条件形成的自然梯度干旱环境中的酸枣为试验材料,应用植物显微技术研究酸根系结构的可塑性对不同自然梯度干旱环境的适应机制,结果表明:酸枣根的初生结构包括表皮、皮层和维管柱,表皮位于幼根的最外层,由单层体积较小、紧密排列的表皮细胞组成。皮层占根初生结构的大部分比例,由体积较大的多层薄壁细胞组成,薄壁细胞近似圆球形,数目众多,呈环形分布。维管柱位于最内层,细胞小而密集,由中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部及薄壁细胞组成。随生境干旱加剧,酸枣根初生结构表皮细胞的厚度和宽度逐渐增加,皮层薄壁细胞的厚度和宽度、皮层薄壁细胞层数和皮层厚度均以宁夏银川样地的最大。酸枣根的次生结构包括周皮(木栓层、木栓形成层、栓内层)和次生维管组织(次生韧皮部、维管形成层和次生木质部)。从烟台至新疆吐鲁番随生境干旱加剧,酸枣植株根系周皮逐渐加厚、致密度提高。次生木质部中,导管的数量增加,管径增大。干旱环境中,酸枣植株根系结构上的变化一方面提高了吸水能力和输水效率,另一方面增强了保水能力,减少水分散失,这可能是其适应干旱逆境的机制之一。     

酸枣叶片结构可塑性对自然梯度干旱生境的适应特征

叶片是植物体暴露于环境中面积最大的器官,其最易感知环境变化而发生形态和结构上的改变。为探究植株叶片结构对不同生境的适应机理,研究以生长在烟台-石家庄-宁夏-新疆不同地域气候条件形成的自然梯度干旱环境中的酸枣为试验材料,应用植物显微技术研究酸枣叶片的结构的可塑性对不同自然梯度干旱环境的适应特征。结果表明:酸枣叶表皮着生有表皮毛,表皮细胞外覆有角质层与蜡质。叶肉为全栅型,栅栏组织发达,海绵组织退化,叶肉中有晶体及大量的分泌细胞。从烟台至新疆随生境梯度干旱加剧,酸枣叶片叶面积逐渐变小,叶片厚度依次增加,叶表皮角质层加厚,且上角质层厚度大于下角质层厚度;叶片上下表皮细胞长径及短径先增后降,栅栏组织总厚度和密度依次增大、层数减少,各层栅栏组织细胞的长径逐渐增加。叶脉薄壁细胞相对厚度逐渐减小,导管管径增大,晶体(草酸钙晶体)数增多。在梯度干旱环境中酸枣植株通过减小叶面积、提高栅栏组织密度、增加叶片及角质层厚度降低蒸腾作用,减少水分散失;通过增大导管管径提高水分利用率;通过增加晶体数量提高叶片机械性能,改变细胞的渗透势、提高吸水和保水能力。上述叶片结构的变化是酸枣植株长期对不同自然梯度干旱生境的适应特征。由此可知,叶片形态结构中叶面积、叶片厚度、角质层及叶肉组织(栅栏组织)随环境变化的可塑性较大。     

酸枣叶表皮微形态对不同生态环境的适应特征

以生长于烟台—石家庄—宁夏—新疆不同生境形成的自然梯度干旱环境中的酸枣(Ziziphus jujuba var.spinosas)为材料,应用扫描电镜和能谱分析研究酸枣叶表皮微形态对不同自然梯度干旱环境的适应特征。结果表明:酸枣叶片的上、下表皮都有表皮毛着生且在叶脉处分布浓密;叶片表层覆盖有较厚的角质层和蜡质并形成突起,其主要成分为C、O、Ca三种元素;叶片表面气孔数量平均40个/视野且按一定规律分布。不同生境中酸枣叶片表面都分布有大量的晶体,且晶体的形态和组成成分表现出一定的生态适应特征。晶体的形状多样,有正六棱体、长六棱体、不规则片状、正方体、棒状晶体或针状,晶体的分布方式有单晶和簇晶。从烟台到新疆随干旱梯度的加剧,酸枣叶片表皮毛逐渐增多,气孔数量减少,气孔腔下陷明显,有助于植株减少蒸腾保水抗旱;晶体的体积逐渐变小,数量增多,密度增大,提升了叶片硬度及抗旱性;酸枣叶片晶体的主要成分为C、O、Ca三种元素,且随生境干旱加剧,C元素的含量逐渐增加,O和Ca元素含量依次减少,此外宁夏的晶体中还含有Si元素,进一步提升了叶片的机械性能。酸枣叶表皮微形态中表皮毛、角质层与蜡质、气孔、晶体等在形态结构、生物功能和组成成分上特异性的变化是其长期生存于不同梯度干旱生境的生态适应特征。     

自然干旱梯度下的酸枣表型变异

表型变异是植物应对环境变化的一种策略。酸枣植物从中国东部沿海到内陆腹地均有分布,其表型性状的变异可能解释其对自然干旱梯度的适应机制。为验证这一假说,以烟台、石家庄、银川、吐鲁番4个自然干旱梯度生境中生长的酸枣三年生植株的12个表型性状为调查研究对象,采用变异系数和巢式方差分析对酸枣的表型变异进行分析。结果表明:(1)从烟台到银川,叶面积、叶长、叶周长和叶柄长总体呈减小的趋势,而比叶面积呈增大的趋势;(2)随着干旱程度的增强,二次枝的长度、二次枝的基部粗、二次枝的枣吊数、茎比密度和茎水分含量均呈减小趋势,并且种子重和种子短轴长也均呈减小的趋势;(3)对沿干旱梯度分布的4个酸枣种群而言,叶性状的平均变异系数(33.70%)枝性状的平均变异系数(32.41%)种子性状的平均变异系数(9.07%),并且酸枣性状间存在很强的协变。结果表明酸枣的地上部分形态性状沿干旱梯度表现出很强的变异,推测在未来的气候变化下,酸枣将通过这种表型变异的有效组合来适应环境变化。     

白骨壤次生木质部生态解剖学研究

测量了深圳红树林鸟类自然保护区8个不同白骨壤(Avicennia marina)种群采样点土壤的盐分、p H值和养分,应用生物显微技术和电镜技术观察了白骨壤次生木质部的结构形态,不同样地白骨壤次生木质部均具有:(1)纤维状导管;(2)螺旋雕纹和附物;(3)薄壁细胞含淀粉粒;(4)内含韧皮部。依据结构-功能解剖学的研究结果,这些特化结构均有利于提高白骨壤在"生理干旱"生境下栓塞修复能力,增进水分输导的安全性。对白骨壤次生木质部数量特征和土壤理化因子作逐步回归分析,结果表明:随土壤盐度和土壤有机质含量增大,在遭受"生理干旱"越来越严重的情况下,白骨壤能形成更高的复孔率,相邻两导管接触壁平均厚度增加,这可能是适应异质生境的结果。     

海桑属红树植物次生木质部解剖特征极其对潮间带生境的适应

通过光学显微镜和扫描电子显微镜详细观察了相似生境条件下生长的海桑属(Sonneratia)植物以及低、高潮位生长的海桑(S. caseolaris)和杯萼海桑(S. alba)次生木质部的形态特征,应用Lasersharp软件测量了其次生木质部的数量特征.结果表明:海桑属植物次生木质部形态特征的特化是与潮间带生境相适应的,能在水分胁迫的生境中,有效地协调水分输导的有效性和安全性.其特化结构主要包括:1)宽、窄导管并存,2)管孔密度较大,复孔率高,3)存在纤维状导管、形状不规则的导管和少量环管管胞,4)螺旋雕纹、附物纹孔、管壁具疣等许多导管壁的微观结构,有利于水分输导的安全性,5)射线细胞和分隔木纤维内的淀粉粒是渗透调节的物质基础,有利于促进水分上升,6)薄的纤维壁厚和宽的纤维腔径有利于水分的贮存,7)具胶质纤维.相似生境条件下生长的海桑属植物次生木质部数量特征的测量结果表明海桑和拟海桑水分输导效率高,但水分输导安全性差,而杯萼海桑水分输导效率低,但其输导安全性高.与高潮位生长的海桑和杯萼海桑相比,低潮位生长的海桑和杯萼海桑次生木质部导管分子更加"小型化"(有更小的导管分子长度、管孔弦向直径、管孔面积),有更高的导管聚合度和管孔密度,数量特征随生境不同的种内变动有利于海桑和杯萼海桑提高水分输导的安全性,但海桑和杯萼海桑输导安全性的获得是以牺牲水分输导的有效性为前提的.与生长在高潮位生境的海桑和杯萼海桑相比,低潮位生境生长的海桑和杯萼海桑的木材结构有更小的管孔面积,更厚的纤维壁,更低的导管比率和射线比率,更高的纤维比率,胶质纤维分布均匀且数量增加,这些特征有利于低潮位生境生长的海桑和杯萼海桑提高木材的韧性和强度,增强抗风浪冲击的能力.     

秋茄次生木质部的生态解剖学研究

为了探讨秋茄(Kandelia obovata Sheue et al.)次生木质部的形态解剖和数量解剖特征变化对不同红树林生境的生态适应意义,采用光学显微镜(LM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和激光共聚焦显微镜(LSCM)对深圳福田红树林自然保护区内7个秋茄种群的次生木质部解剖特征进行观测,并对种群样地的土壤盐分含量、pH值和土壤养分含量进行测定。结果显示,(1)7个秋茄种群的次生木质部具有一些共同形态解剖特征:具纤维状导管和环管管胞;许多导管壁的微观结构(如管壁附物、穿孔板附物和螺旋雕纹等)有利于提高水分输导的高效性和安全性,以适应潮间带生境;(2)应用逐步回归分析法对秋茄次生木质部数量解剖特征和土壤理化因子的关系进行分析发现,随着土壤Na+、土壤全盐量增高,秋茄次生木质部导管分子趋向于"大型化"。"大型化"导管有利于水分输导,但降低了安全性。在土壤盐离子含量越高、秋茄导管分子越大其水分输导安全性越低的情况下,推测可能有其它机制保证秋茄导管水分输导的安全性。     

红海榄木材结构的生态解剖

红树林是海岸重要生态关键区, 在维护生物多样性和沿海地区生态安全等方面发挥着重要作用。红海榄(Rhizophora stylosa)是我国红树林生态系统的建群种之一。为了揭示红海榄次生木质部解剖特征可塑性的生态适应意义, 该文测定了海南省东寨港红树林自然保护区6个红海榄种群18个采样点的土壤理化性质, 应用显微镜和电镜详细观测了各采样点生长的18株红海榄植株次生木质部的形态解剖特征, 并测量了红海榄次生木质部的数量解剖特征。不同样地的红海榄次生木质部都具有纤维状导管和环管管胞、螺旋雕纹和附物、生长轮、薄壁细胞(含淀粉粒)等结构。这些特化结构具有生态适应意义, 在潮间带高盐生境中能促进水分输导的安全性。不同生境中红海榄次生木质部数量解剖特征可塑性大, 利用逐步回归分析方法分析了土壤理化因子与红海榄次生木质部数量特征的关系。结果表明: 土壤全盐含量、土壤Mn²⁺含量、土壤Na⁺含量、土壤Cl^-含量、土壤Ca²⁺含量、土壤有机质含量、土壤全磷含量和土壤pH值对次生木质部数量特征的影响达到极显著水平, 不同样地红海榄次生木质部数量特征的变化是红海榄适应异质生境的结果。     

一种特殊的晚二叠世茎化石——Guizhouoxylon dahebianense gen. et sp. nov.

描述了贵州水城大河边煤矿晚二叠世龙潭组的植物茎干化石Guizhouoxylon dahebianense gen. et sp. nov., 茎具清楚生长轮,髓部较大,初生木质部内始式,原生木质部由环纹管胞、稀螺纹管胞组成,后生木质部包括有密螺纹管胞和密螺纹至梯纹增厚的导管组成,导管近端部的穿孔板椭圆形,梯纹至网纹增厚。次生木质部密材型,射线单列,一般低矮,管胞自内向外由梯状纹孔变为不规则拥挤分布的具缘纹孔,偶而可见木薄壁细胞。根据后生木质部中导管的穿孔板类型与低等被子植物Platanus acerifolia Willd相似,也讨论了被子植物的起源问题。     

四种番荔枝科(Annonaceae)植物导管分子及其穿孔板的比较观察

番荔枝科是被子植物基部类群,木兰目中最大的一个科。为了解暗罗属(Polyalthia)的海南暗罗(Polyalthia laui)、假鹰爪属(Desmos)的假鹰爪(Desmos chinensis)、紫玉盘属(Uvaria)的山椒子(Uvaria grandiflora)、瓜馥木属Fissistigma)的瓜馥木(Fissistigma oldhamii)四个种的导管与穿孔板的形态学特征,该研究利用扫描电子显微镜(SEM)对其导管分子及穿孔板形态进行观察,首次展示了这4属4种的导管分子与穿孔板的形态特征,并对其导管的长度与直径进行了分析与比较。结果表明:这四个种导管分子端壁均为单穿孔板,部分穿孔板具尾,不同种在导管与穿孔板形态上具有明显的差异;长度与直径的统计学分析显示其种间差异极显著,导管长度与直径的相关性分析显示其没有相关性。综合导管的形态学特征与统计学分析结果,该研究认为在这四个种中,假鹰爪的导管分子直径与长度变化幅度都不大,长度较短,直径最大,穿孔板平截,不具尾或具小尾,其导管分子处于较高的演化水平。     

干旱胁迫对欧李幼苗表型可塑性的影响

该研究以欧李为材料,探讨了干旱胁迫对欧李表型可塑性的影响。结果表明:(1)随着干旱胁迫的加剧,欧李根生物量、枝叶生物量、植株总生物量积累、根冠比和根冠比胁迫指数均呈现先升高后降低的趋势,在T1处理下达到最大值,并显著高于其他处理(α=0.05)。(2)随土壤含水量的降低,欧李根的生物量分配指数呈现先增加后降低的趋势,叶生物量与之相反,在T1处理下根的生物量分配指数最大,枝叶的最小(α=0.05)。(3)在水分供应为60%～80%时,欧李的株高、冠幅、基径、二级分枝数、主根长、主根直径及侧根数量均达到最大值(α=0.05),对一级分枝数的生长没有显著影响。(4)随着水分胁迫的加剧,叶片长从T2处理开始下降,叶片宽、单片叶面积及比叶面积均呈现先增加后减少的趋势(α=0.05)。综上可得,欧李通过调整形态特性和各器官生物量积累及其分配对不同干旱胁迫条件产生了较强的可塑性。     

酸枣果提取物在体内外对抗生素的增效作用及机制研究

作者研究团队先前从酸枣果的氯仿提取物中精制得到其低极性范围的活性组合物Fr.2a,发现Fr.2a与多种抗生素联用显示出广泛的协同抗菌作用。该研究在Fr.2a的基础上利用硅胶柱层析对酸枣果氯仿提取物中其他极性范围内的活性成分进行了分离纯化,得到精制物Fr.B,并对精制物Fr.B进行GC MS、核磁共振氢谱、红外光谱分析,以确定Fr.B的组成成分;通过抗菌谱分析和细胞通透性分析,以明确Fr.B的抗菌增效谱和抗菌增效机制;采用熔和法将精制物Fr.B制备成软膏,通过小鼠伤口感染模型评价该软膏对抗生素的增效效果。结果表明：(1)由酸枣果氯仿提取物进一步精制得到的Fr.B组分,主要包含反油酸、油酸、顺 10 十六碳烯醇、棕榈酸等脂肪酸类化合物。(2)Fr.B分别与庆大霉素、妥布霉素、氨苄青霉素、氯霉素、红霉素、夫西地酸、制霉菌素、酮康唑和两性霉素B等多种抗生素联用时显示出广泛的协同抗菌作用。(3)Fr.B可破坏细胞膜和细胞壁的完整性而增强细菌细胞的通透性。(4)在体内和体外Fr.B均能显著增强红霉素对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的杀菌作用,从而提高红霉素对MRSA菌株引起的伤口感染的治疗效果。研究表明,本研究所得到的Fr.B具有广谱的抗菌增效活性,能够增强红霉素对伤口耐药菌感染的治疗效果。该研究结果为克服微生物对抗生素的耐药性提供了新的思路和解决方案。     

河北坝上樟子松人工林径向生长及其对气候因素的响应

利用树木年轮学方法测定了河北坝上地区樟子松逐年树轮宽度和胸高断面积增量,建立了樟子松树轮宽度差值年表并分析其对气候因素的响应以及生态弹性,为河北坝上地区利用樟子松开展退化杨树防护林更新建设的适宜性提供理论参考。研究结果表明,河北坝上地区樟子松树龄在28 a左右,其生长阶段可划分为快速生长期(0—10 a),生长下降期(11—20 a)和生长平稳期(21—28 a);樟子松树轮宽度在1992—2000年期间为快速增长期((4.49±1.15)mm/a),在2001—2010年期间呈现下降趋势((3.62±1.39)mm/a),而在2011—2019年期间樟子松生长呈平稳特征((2.21±0.68)mm/a),约为快速增长期增长速度的一半;樟子松BAI在1992—2000年间一直呈上升趋势((5.09±2.26)cm~2/a),2001—2019年期间呈平稳特征((10.46±0.67)cm~2/a),表现出稳定且持续的生长能力。樟子松差值年表与气候因素的相关性显示：樟子松径向生长主要与上一年生长季末期(9、10月)、休眠期(12月)及当年生长季(7月)平均温度和最高温度呈显著负相关,其中...     

广西金钟山细叶云南松径向生长及其对气候因子的响应

为探究广西金钟山细叶云南松径向生长及其对气候的响应,该文建立了细叶云南松树木年轮标准年表,采用响应分析探讨了径向生长与气候因子的关系,并使用逐步回归和方差分解量化了不同气候因子对径向生长的影响。结果表明:(1)响应分析结果显示,上一年1月、8月、9月、11月的日照时数以及上一年10月的平均最低气温和平均气温与标准年表年轮宽度均呈显著正相关,而上一年6月降雨量>10 mm的天数与年轮宽度呈显著负相关; 当年2月的降雨量、3月的空气相对湿度和平均最低气温、6月的日照时数以及9月的平均气温和平均最高气温均与年轮宽度呈显著正相关。(2)逐步回归最终模型的方差分解结果显示,上一年10月的平均最低气温对细叶云南松径向生长的影响最大(方差解释量达23.35%),其次是当年9月的平均最高气温(方差解释量为10.39%); 上一年1月和11月的日照时数分别解释了径向生长变异的3.94%和6.58%。综上表明,秋季的温度和冬季的光照条件是限制细叶云南松径向生长最主要的气候因子,早春干旱和雨季大降雨量会降低细叶云南松的径向生长。     

高寒草甸高原早熟禾个体性状对放牧与围封的响应

植物对放牧的响应是植物在响应过程中为生存和繁殖所形成的适应策略,研究植物表型反应对揭示草原生态系统的放牧响应机制具有重要意义。以青藏高原高寒草甸主要植物高原早熟禾(Poa alpigena)为研究对象,通过放牧和围封试验,研究其个体性状对放牧与围封的响应,旨在为草原生态系统放牧机制提供理论依据。结果表明:1)在长期放牧干扰下,除叶片数和根重外,其他性状株高、分枝数、叶长、叶宽、叶面积、茎粗、茎长、根长、根粗、穗长、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、全株重均出现显著变小的特征(P0.05);而短期围封对于高原早熟禾叶长、叶宽、总叶质量、单叶质量、茎重、穗重、根重等功能性状的恢复效果并不显著(P0.05),表明放牧退化草原植物性状具有保守性;2)通过构建高原早熟禾性状可塑性变化谱,发现穗重、茎重、全株重、分蘖数、茎长、株高等可塑性幅度较大,为放牧响应的敏感指标,叶片数、叶宽、茎粗、根粗的可塑性变化幅度较小,为惰性性状。     

古尔班通古特沙漠梭梭木射线径向运输特征研究

以古尔班通古特沙漠地区优势植物种梭梭（Haloxylon ammodendron）为试验材料,通过观察测定不同树龄、不同季节梭梭木质部解剖结构,计算梭梭木质部非结构性碳水化合物（NSC）及其组分的径向运输速率,分析NSC运输特征与木质部射线和导管解剖结构之间的相关性。结果表明：（1）随着树龄的增加,梭梭导管和射线解剖特征均表现出增加趋势;5月梭梭导管长度和导管直径高于其他季节,10月梭梭射线高度、射线宽度和射线细胞壁厚度均高于其他季节。（2）梭梭木质部NSC、可溶性糖和淀粉的径向运输速率随树龄增长呈显著递增趋势,但13年生与18年生树龄间的NSC、可溶性糖和淀粉的径向运输速率差异不显著。（3）5月和10月的梭梭木质部NSC径向运输速率显著高于7月（P<0.05）;可溶性糖径向运输速率表现为5月最高、7月最低;淀粉径向运输速率从5月到10月呈显著递减趋势。（4）相关分析结果显示,可溶性糖径向运输速率与导管长度（P＜0.05）、导管直径和射线高度呈显著正相关关系（P＜0.01）;淀粉径向运输速率与导管长度、导管直径间呈极显著正相关关系（P＜0.01）;NSC径向运输速率与导管直径、射线高度间呈极显著正相关关系。研究认为,梭梭木质部径向运输功能与木射线和导管解剖结构有关,且呈明显季节动态变化。