甘薯(Ipomoea batatas)叶光合作用“午睡”现象初探

在探讨叶片光合产物水平与光合机构运转关系时,我们曾观测到田间甘薯叶片干重增长速率日变化进程中有明显的中午降低即“午睡”现象(图1)。为了揭示这一现象的形成机理,在人工气候室作了以下一些研究。     

油松不同种源在北京地区水势和蒸腾速率的比较研究

应用压力室技术和稳态气孔仪,测定了在北京地区8年生人工油松林,7个气候生态型13个种源的水势值季节变化和蒸腾速率的日变化及季节变化。结果表明,油松各种源一年中,水势值最低的是严冬季节(-19.75巴)和高温干旱期(-14.81巴)。从不同生态型水势值来看,差异明显。无论在严寒的一月还是在高温干旱的六月,东北型水势值最高,其次是西北型,南部型最低。西南型略高于南部型。水势值高低还明显表现与越冬死亡率高低的关系,南部型种源水势值最低,越冬死亡率也最高。各种源蒸腾速率日变化和季节变化有明显的规律,与环境因子(光照、气温、大气湿度) 密切相关。在日变化中呈现早、晚低,中午高的“凸形峰曲线”。随着春季温度升高,在季节变化中,五月份升至第一高峰,而六月高温干旱期,蒸腾速率明显下降,形成一个低谷。雨季以后的8、9月份升至全年最高值,11月秋末冬初又下降至很低。全年呈现一双峰曲线。从各生态型种源蒸腾速率来看,差异是很明显的,以东北型最高,其次是西北型,中部型,中西型居中,西南型,南部型最小。除上述外,从针叶形态解剖特征上来看,各生态型也差别明显,东北型、西北型的针叶短、窄、薄,表皮和皮下组织则较厚,而南部型种源的针叶长、宽、厚,表皮及皮下组织则较薄。这均反映了不同生态型避旱机制的差异。     

水稻剑叶气孔性状与孕穗期耐冷性的关系研究

以人工气候室鉴定的孕穗期耐冷性不同的10个水稻品种为材料,采用扫描电子显微镜观测其剑叶的气孔密度、气孔大小和单位面积气孔周长等性状特点,以探讨水稻剑叶气孔性状与孕穗期耐冷性的关系.结果表明:耐冷性强品种'培杂软香'、'天优688'、'冈优825' 的气孔密度和单位叶面积气孔总周长较小,分别为380～410个/mm2和29.8～32.6 cm;耐冷性弱的品种'粤杂763'气孔密度和单位叶面积气孔总周长较大,分别为618个/mm~2和46.9 cm; 耐冷性中等的品种'培杂泰丰'等介于二者之间,分别为460～510个/mm~2和35.1～39.3 cm.气孔密度相近时,气孔较大的品种耐冷性较弱;单位叶面积气孔总周长相近时,气孔密度大的品种耐冷性较弱.研究发现,水稻品种剑叶的气孔密度和单位叶面积气孔总周长与其孕穗期耐冷性均呈极显著正相关,可以作为水稻孕穗期耐冷性的鉴定指标.     

人工气候室的应用和发展

作者1957年底至1961年夏曾在苏联科学院植物生理研究所人工气候站学习与工作过,七十年代曾访问过日本和匈牙利的一些研究所与大学,参观过他们的人工气候室。本文系根据过去了解的情况,以及参考最近发表的若干资料整理的。     

对瑞典植物生理学科的专业考察报告

1986年4月6日到24日,我有机会对瑞典进行了20天访问。访问期间先后参观了隆德(Lund)大学植物生理研究所、斯德哥尔摩(Stockholm)大学植物生理研究所、乌普萨拉(Uppsala)大学植物生理系、瑞典农业大学(Uppsala)植物生理系、哥德堡大学(Gothenburg)植物生理系、Alnarp Biotron(生物气候室)(Lund附近)、瑞典农业大学人工气候室(位于斯德哥尔摩)、斯德哥尔摩的Bergianus植物园和哥德堡植物园,此外,还访问了瑞典农业大学园艺系、哥德堡大学的化学生态系、哥德堡大学     

低空气湿度下气孔运动的调控

植物气孔应答气候环境因子的机制,一直是植物抗逆生理研究领域的热点课题。空气湿度是主要的气候环境因子之一,人们很早就发现降低空气湿度能导致气孔开度变小,但到目前为止,对调控这一生物学过程的机制还知之甚少。本文概述近年来在植物气孔应答低空气湿度信号的运动规律、水被动反馈假说、水主动反馈假说、水力调节与代谢调节的关系等方面的进展,并基于进化学的理论,提出了水力调节和代谢调节的反向消长模式,以期解释大量物种气孔对低空气湿度的不同应答反应。     

抽穗开花期耐高温的爪哇稻资源筛选

通过人工气候室鉴定和分期播种试验,对来自于不同国家和地区的95份爪哇稻进行抽穗开花期耐高温特性评价。以综合结实率为指标,通过聚类分析将95份爪哇稻分为耐热能力不同的3类。综合考虑大田分期播种的结实率和人工气候室鉴定结果,筛选出耐高温品种IRAT109 (IRRI编号38563)、260（IRRI编号14888）和L 4-34（IRRI编号13403）,它们可用于水稻耐高温新品种的选育及耐热性遗传研究。     

大熊猫“松松”六月十八日迟迟发情

重庆动物园的雌性大熊猫“松松”在1986年9月25日顺利产下2仔后成活1仔,1987年2月15日断奶。到发情季节(3～5月上旬)仍未发情,直到6月18日才出现咩叫声,戏水,擦阴部等发情行为,19日即达发情高峰,表现为主动追随雄性大熊猫或用竹杆摩擦外阴,22日基本消失。此间因雄性熊猫发情期已过,进行了三次人工输精。这是目前有记载的人工饲养下大熊猫发情最迟日期。大熊猫“松松”六月十八日迟迟发情$重庆动物园@赵观禄     

亚低温与干旱胁迫对番茄植株水分传输和形态解剖结构的影响

为探讨亚低温和干旱对植株水分传输的影响机制,以番茄幼苗为试材,利用人工气候室设置常温(昼25 ℃/夜18 ℃)和亚低温(昼15 ℃/夜8 ℃)环境,采用盆栽进行正常灌水(75%～85%田间持水量)和干旱处理(55%～65%田间持水量),分析了温度和土壤水分对番茄植株水分传输、气孔和木质部导管形态解剖结构的影响。结果表明: 与常温正常灌水处理相比,干旱处理使番茄叶水势、蒸腾速率、气孔导度、水力导度、茎流速率、气孔长度和叶、茎、根导管直径显著减小,而使叶、茎、根导管细胞壁厚度和抗栓塞能力增强;亚低温处理下番茄叶水势、蒸腾速率、气孔导度、水力导度和叶、茎、根导管直径显著降低,但气孔变大,叶、根导管细胞壁厚度和叶、茎、根抗栓塞能力显著升高。亚低温条件下土壤水分状况对番茄叶水势、蒸腾速率、气孔导度、水力导度、气孔形态、叶、根导管结构均无显著影响。总之,干旱处理下番茄通过协同调控叶、茎、根结构使植株水分关系重新达到稳态;亚低温处理下番茄植株水分关系的调控主要通过改变叶和根导管结构实现,且受土壤水分状况的影响较小。     

羊草气孔导度的Jarvis-类模型

在干旱半干旱气候条件下,土壤水分状况通常是决定植物气孔导度的重要因素,现有气孔导度模型Jarvis-类和耦合模型(或光合-导度模型)未充分考虑这一因素对气孔导度的影响。本文以Jarvis气孔导度模型为基础,提出一个充分考虑土壤水分状况因素的气孔导度模型。该模型对羊草连续两年(1998~1999)野外实地观测结果拟合良好(R2=0.603),预测能力较线性回归方程(R2=0.361)有明显提高。     

太白山栎属树种气孔特征沿海拔梯度的变化规律

气孔是植物与外界环境进行水分和气体交换的主要通道,调节植物碳同化和水分散失的平衡关系,在一定程度上反映植物对外界环境变化的适应。沿太白山北坡1100—2300 m海拔,测定4种栎属树种的气孔性状,分析气孔性状沿海拔的变化规律和其对环境因子的响应。结果表明:(1)气孔密度与气孔长度间的负相关在4个树种间均显著存在(P0.05);除栓皮栎(Quercus variabilis)外,气孔密度与潜在气孔导度指数的正相关关系均达显著水平;而气孔宽度与气孔长度之间只在栓皮栎和锐齿栎(Q. aliena var. acuteserrata)达到显著水平。(2)栓皮栎和槲栎(Q. aliena)的气孔长度和宽度随海拔升高而下降,气孔密度、潜在气孔导度指数增加,辽东栎(Q. wutaishansea)变化形式则相反;锐齿栎气孔宽度减小,其余性状沿海拔呈单峰变化,在约1600 m处气孔长度达到最小值,气孔密度和潜在气孔导度指数达到最大值。(3)与土壤因子相比,气孔性状主要受气候因素的影响。潜在气孔导度指数与大气温度、空气湿度成极显著正相关(P0.01),与降水量显著负相关(P0.05)。其中,空气相对湿度是影响潜在气孔导度指数的主要因素,能够解释气孔变异的22.9%。本研究结果对于深入认识秦岭太白山地区栎属树种对环境变化的响应和适应提供理论证据。     

Leaf traits from stomata to morphology are associated with climatic and edaphic variables for dominant tropical forest evergreen oaks

热带森林优势种青冈叶片气孔、解剖和形态性状与气候、土壤因子的关联 了解优势树种叶片多水平的功能性状沿海拔梯度的变化及其内在关联,有助于预测优势种应对气候变化的响应与适应。本文研究了青冈属树种叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯度的变化及其与环境调控因子的关联,探究了其生态策略是否随海拔发生改变。在海南尖峰岭热带森林,沿海拔梯度(400–1400 m)采集了6种常绿青冈：竹叶青冈(Cyclobalanopsis bambusaefolia)、雷公青冈(C. hui)、托盘青冈 (C. patelliformis)、饭甄青冈(C. fleuryi)、吊罗山青冈(C. tiaoloshanica)和亮叶青冈(C. phanera)叶片,用于气孔、解剖和形态性状的测定。研究结果表明,随海拔升高,青冈树种叶片气孔密度、气孔孔隙度指数和叶面积显著增加,但海绵组织厚度比和干物质含量则显着降低。叶片气孔、解剖和形态性状沿海拔梯 度的变化主要受年均温、年降水量和土壤pH 值调控。在低海拔和高海拔处,青冈属采取“耐受”和“竞 争”策略,而在中海拔处,则是“竞争”策略。土壤磷含量和土壤pH 值随海拔的变化可能是驱动其生态 策略转变的主要原因。该结果揭示,热带森林优势树种青冈可通过从气孔细胞-组织解剖结构-叶片水平功能性状的改变来响应环境变化。     

关于能否用小孔律解释气孔蒸腾具有高速率的问题

“植物的蒸腾速度决定于扩散动力和扩散阻力两个因素 ,与小孔律无直接关系……在解释气孔散失大量水分时 ,不应使用小孔律……”[1 ] 的提法欠妥 ,值得商榷。首先 ,通过小孔扩散水汽的动力与气孔相同 ,都是孔内外水汽压差。若小孔与外界之间不存在水汽压差 ,水分是不会高速率地通过小孔大量散失的。其次 ,水分通过小孔扩散时同样存在扩散阻力 ,即小孔阻力和边界层阻力。因此 ,水分通过小孔扩散或气孔蒸腾是相似的 ,所以 ,用小孔律来解释气孔蒸腾具有高速率是科学的。但是 ,气孔又有不同于无生物活性的 ,形状和孔径大小不变的小孔之处 ,它是…     

创新发展中的中科生物植物工厂产业

<正>生产工具的变革是生产力发展的具体表现,生产力的发展是人类社会进步的根本动力。工业革命的成功,给农业以极大的示范启示。越来越多的人希望农业生产能够借鉴现代工厂制度,摆脱自然环境的制约,摆脱对可耕地的依赖,形成集约、高效的生产方式。1949年,美国植物学家和园艺学家建立了一座人工气候室,由于人工气候室的研究把营养液栽培和环境控制结合起来,由此引发了一场"人工模拟生态环境"的技术革命。虽然当时还没有"植物工厂"的名称出现,但是这场技术革命开始传播到世     

土壤水分亏缺对春小麦根系干物质累积和分配的影响

在人工气候室中进行实验,实施光、温自动控制,研究了土壤水分对春小麦根系干物质积累和分配的影响,３个处理是春小科整个生长发育期内土壤水分分别控制在田间持水量的３０％,６０％,９０％,实验结果表明,在四叶一心－抽穗开花期间,３个处理气孔阻力逐渐降低,光合速率蒸腾速度逐渐上升,其中,中等水分条件下蒸腾速率明显低于充分供水,而光合速率则接近或显著高于是。抽一开花期,下层以根长,根竽中等水分处理显著高于其余     

三种湿地植物的生长及根系溶解性有机碳分泌物研究

研究了美人蕉(Canna indica Linn.)、风车草(Cyperus flabelliformis Rottb.)和水鬼蕉(Hymenocallis littoralis (Jack) Salisb.)3种湿地植物在人工气候室水培条件下的根系溶解性有机碳分泌物分泌量及其与生长的关系.结果表明,风车草和美人蕉的植...     

不同移栽基质对铁皮石斛组培苗生长的影响

为了筛选出最佳的铁皮石斛移栽基质和光温条件。比较了人工气侯室和室外两种条件下,松树皮和泥炭土混合物对铁皮石斛组培苗成活和生长的影响。结果显示松树皮是一种在适合铁皮石斛组培苗培养的基质,在人工气候室成活率可达到94. 4%,能为幼苗的茎、叶和根生长提供良好的基础条件。     

应用植物学的研究动向

在一九八一年八月二十一日至二十九日于澳大利亚悉尼召开的“第十三届国际植物学会议”上,应用植物学作为一个学科组共有下列十三项中心议题:1.植物生产力的改进——生理学界线的探讨;2.植物育种的新领域;3.在植物生物学中的细胞培养和体细胞遗传;4.杂草的性质及其起源;5.有利于人类幸福的民族植物学;6.改善旱地作物的水分利用;7.生态系统中的氮素迁移;8.树木营养;9.人工气候室     

田间小麦叶片光合效率日变化与光合“午睡”的关系

小麦灌浆初期叶片(旗叶)晴天中午光合速率下降(“午睡”)伴随了气孔导度、胞间CO_2浓度下降,而气孔限制值中午升高,进一步证实气孑L中午关闭是光合“午睡”的一个重要原因。叶片光合效率的中午下降并非都伴随着光合“午睡”现象。当两者同时发生时,胞间CO_2浓度降低,而光合速率与气孔导度、胞间CO_2浓度之间的相关性高于光合速率与光合效率之间的相关性。这些事实表明。即使光合效率中午下降是光合“午睡”的部分原因,但较之气孔中午关闭只是一个次要原因。     

青藏高原和内蒙古高原典型草地植物叶片肾型和哑铃型气孔器气孔特征及其与环境的关系

该研究利用植物制片技术,以中国青藏高原和内蒙古高原典型草地常见种或优势种植物的叶片为研究对象,通过比较分析叶片哑铃型气孔器和肾型气孔器的特征及其与环境因子的关系,揭示植物叶片两类气孔器对环境因子的响应策略。结果表明:(1)叶片哑铃型气孔器气孔指标的变异系数小于肾型气孔器。(2)叶片哑铃型气孔器气孔指标与环境气候指标的关系弱于肾型气孔器。(3)叶片哑铃型气孔器气孔特征与环境关系在叶片上下表面之间存在显著差异,而肾型气孔器气孔特征与环境因子的关系在叶片上下表面之间无显著差异。(4)叶片哑铃型气孔器的气孔特征与降水关系密切,而肾型气孔器气孔特征与温度关系密切。(5)同一种气孔器的气孔特征在两个地区(青藏高原和内蒙古高原)间存在显著差异。研究认为,肾型气孔器和哑铃型气孔器的气孔特征及其与环境之间的关系存在差异,在分析气孔特征时有必要将肾形与哑铃形保卫细胞形成的气孔器加以区分,该研究结果有助于进一步理解中国草地植物叶气孔特征对气候变化的响应与适应策略。