生长期-定时一年生植物群体光合产物的最优分配策略的理论分析

本工作建立了一个一年生植物群体的生长模型,利用以梯度法为基础的离散系统最优控制的计算方法,计算并分析了一年生植物群体光合产物的营养器官间分配的最优策略,以及这一策略对植物群体最大生长速率和消光系数的依赖关系。用Pontryagin最小值原理和奇异最优控制的条件证明了光合产物的最优分配方法是:在营养和生殖生长并行阶段,群体叶片的死亡量恰好等于新形成量,植物干重随时间线性增加。     

植物光合产物分配及其影响因子研究进展

植物光合产物分配受环境因子和生物因子的共同影响。为增进对植物对全球变化响应的理解, 从植物个体水平与群落/生态系统水平综述了植物光合产物分配的影响因子与影响机理的最新研究进展。植物个体在光照增强及受水分和养分胁迫时, 会将光合产物更多地分配到根系; CO₂浓度升高对植物光合产物分配的影响受土壤氮素的制约, 植物受氮素胁迫时, CO₂浓度升高会促进光合产物更多地分配到根系; 反之, 对植物光合产物分配没有影响。植物群落/生态系统的光合产物分配对环境因子的响应不敏感; 光合产物向根系的分配比例随其生长阶段逐渐降低。功能平衡假说、源汇关系假说和相关生长关系假说分别从环境因子、个体发育和环境因子与个体发育协同作用方面阐述了植物光合产物分配的影响机理。在此基础上,指出了未来拟重点加强的研究方向: 1)生态系统尺度的光合产物向呼吸部分的分配研究; 2)地下净初级生产力(belowground net primary productivity, BNPP)研究; 3)温室和野外条件下及幼苗和成熟林光合产物分配对环境因子响应的比较研究; 4)生态系统尺度的多因子控制试验; 5)整合环境因子和个体发育对植物光合产物分配格局的影响研究。     

施氮水平对库尔勒香梨光合产物分配的影响

以6年生库尔勒香梨为材料,用¹³C脉冲标记技术研究了150、300、450 kg N·hm^-2(分别用N₁、N₂、N₃表示)3个施氮水平下树体各器官生物量、碳积累量以及¹³C同化物的吸收分配特性。结果表明: 库尔勒香梨树体整株的生物量、碳积累量、¹³C固定量以及叶片的同化能力均随着施氮水平的提高而增加;根冠比则随施氮水平的提高而降低。生殖器官果实的生物量、碳积累量在N₂处理下最高。树体各器官¹³C含量和分配率随施氮量的增加发生动态变化。新梢旺长期,叶片和根系对光合同化物的竞争能力较强,且¹³C分配率均为N₁处理下最高;果实膨大期和成熟期,叶片和果实的竞争能力较强,叶片¹³C含量和分配率在N₃处理下最高,而果实¹³C含量和分配率则在N₂处理下最大。综上,根据不同施氮水平各器官对碳同化物的吸收分配特征,以提高产量为目标,建议6年树龄的库尔勒香梨果园最佳施氮量为300 kg·hm^-2。     

植物光合产物转运蛋白及其生物学功能

文章就高等植物光合同化物转运蛋白家族的结构、分类、表达位点、生物学功能及其与光合同化物运输和分配的关系的研究进展作介绍。     

水分胁迫对羊草光合产物分配及其气体交换特征的影响

 通过对典型草原优势植物种羊草(Leymus chinensis)的盆栽实验,模拟5个土壤水分梯度（分别为土壤持水量的75%～80%(对照)、60%～65%、50%～55%、35%～40%和25%～30% ）对羊草叶片相对含水量、光合速率、光合产物分配和种群CO2交换速率的影响。结果表明：随着土壤水分胁迫的增加,羊草叶片相对含水量呈先增加而后下降的单峰型变化,且在50%～55%处理下达到最大;叶片光合速率随着水分胁迫的增加而减小,且75%～80%、60%～65%、50%～55%的水分处理与35%～40%、25%～30%的水分处理的叶片光合速度日动态规律不同。羊草总生物量及根、鞘、叶生物量均随着水分胁迫的增加呈下降趋势。干旱促进早期羊草根的分配和根冠比增加, 但到后期却使它们降低, 表明羊草在受到较长期的持续干旱后通过增加根部的比重来提高抗旱性的能力逐渐降低。羊草根茎的生物量和分配随着土壤水分含量降低均呈现出先增加而后下降的趋势,羊草根茎的生物量在50%～55%处理下达最大（1.28 g·株-1）,而羊草根茎的分配在35%～40%处理下达最大（48.5%）。羊草种群CO2的净交换速率随着水分胁迫的增加而减小,其日交换量随着水分胁迫的增加而增加,且在60%～65%处理下达到最高,而后呈下降趋势,并在25%～30% 处理下为负值。研究结果表明,土壤持水量的40%可能是羊草对于水分变化响应的阈值。     

S3307与生根粉混合施用对云南甜竹插条中水分含量、光合产物分配和生根的影响

S3307与ABT混合后处理的云南甜竹插条的水分上运加速,叶绿素降解延缓,光合速率提高,14C-光合产物向插条基部的转运增加,插条的生根率高于S3307或ABT单独处理的。     

植物营养生长期同化物分配的机理模型

将营养生长期的植株分为叶、茎、根三部分,在同化物供应条件下,将根系吸水能力与叶片蒸腾特性结合起来,以各器官之间的功能平衡为约束条件,得出了同化产物在各器官中的分配模型,该模型能够解释地上部分与地下部分生长的相互关系,能够解释环境因子对同化物分配的影响。利用Ｎａｇａｒａｊａｈ（１９８３）的实验资料对模型进行了验证,结果表明,此模型能较好地模拟它的实验结果。     

柑橘果实的光合特性、产物运输及分配在糖分积累中的作用

测定了温州蜜柑(Citrus unshiu Marc. cv. Miyagawa wase)果实发育进程中干鲜重、果皮光合速率和叶绿素含量的变化,并用14CO2示踪技术研究了果皮和叶同化生成的光合产物在果实内的运输分配特性.结果表明:果皮光合速率与叶绿素含量有关,随着叶绿素含量的下降,果实光合速率也快速下降.在果实完熟之前,即使是当果皮积累的干重超过汁囊时,叶同化产物仍主要分配到汁囊中;而在完熟阶段,果皮光合速率接近零,果皮成了叶同化产物的主要库.果皮的同化产物,主要保留在果皮中,输入到汁囊的比率随果实发育而下降,但高峰时也有12%输入汁囊.与对照相比,果实遮光处理后降低了果皮与汁囊的干重和含糖量.上述结果表明果皮光合产物主要用于果皮自身的发育并能减少对叶光合产物的依赖,同时也能部分增加汁囊糖的积累.     

柑橘果实的光合特性、产物运输及分配在糖分积累中的作用

测定了温州蜜柑 (CitrusunshiuMarc .cv .Miyagawawase)果实发育进程中干鲜重、果皮光合速率和叶绿素含量的变化 ,并用14 CO2 示踪技术研究了果皮和叶同化生成的光合产物在果实内的运输分配特性。结果表明 :果皮光合速率与叶绿素含量有关 ,随着叶绿素含量的下降 ,果实光合速率也快速下降。在果实完熟之前 ,即使是当果皮积累的干重超过汁囊时 ,叶同化产物仍主要分配到汁囊中 ;而在完熟阶段 ,果皮光合速率接近零 ,果皮成了叶同化产物的主要库。果皮的同化产物 ,主要保留在果皮中 ,输入到汁囊的比率随果实发育而下降 ,但高峰时也有 12 %输入汁囊。与对照相比 ,果实遮光处理后降低了果皮与汁囊的干重和含糖量。上述结果表明果皮光合产物主要用于果皮自身的发育并能减少对叶光合产物的依赖 ,同时也能部分增加汁囊糖的积累     

氮水平对苹果叶片13C光合产物和15N向果实转移分配的影响

以6年生‘烟富3’/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用C、N双标记技术,研究在果实膨大后期用不同尿素浓度水溶液(N 0%、0.6%、1.2%、1.8%、2.4%,分别用CK、N₁、N₂、N₃、N₄表示)涂抹果实周围20 cm范围内叶片对叶片¹³C同化能力及¹³C光合产物、¹⁵N向果实转移分配的影响.结果表明: 随着尿素浓度的增加,叶片的叶绿素含量、氮含量、光合速率、山梨醇和蔗糖含量、6-磷酸山梨醇脱氢酶(S6PDH)和蔗糖磷酸合酶(SPS)活性及¹³C同化能力均先升高后降低,均以1.8%尿素涂抹处理最高,清水对照最低.¹³C自留量(自身叶片+自身新梢)以清水对照最高,为81.6%,1.8%尿素涂抹处理最低,为63.5%.向外输出的¹³C光合产物主要分布在标记果实,其次是未标记多年生枝,未标记叶片最低.果实¹³C吸收量随着尿素浓度增加呈先升高后降低趋势,以1.8%尿素涂抹处理最高(1.21 mg·g^-1),清水对照最低(0.51 mg·g^-1);果实¹⁵N吸收量随着尿素浓度增加呈持续升高趋势.表明尿素水溶液叶施可不同程度地提高叶片光合产物和氮素向果实转移分配的能力,以1.8%尿素涂抹处理叶片光合产物向果实转移分配能力最强,同时避免了过多的氮素向果实的输入.     

光强对两种入侵植物生物量分配、叶片形态和相对生长速率的影响

 比较研究了不同光强下生长的（透光率分别为12.5%、36%、50%、100%）两种入侵性不同的外来种——紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum）和兰花菊三七（Gynura sp.）的生物量分配、叶片形态和生长特性。结果表明: 1）两种植物叶片形态对光环境的反应相似。弱光下比叶面积（SLA）、平均单叶面积（MLS）和叶面积比（LAR）较大,随着光强的升高,SLA、MLS、LAR和叶根比（LARMR）降低。2）100%光强下紫茎泽兰叶生物量比（LMR）、叶重分数（LMF）和叶面积指数高于低光强下的值,也高于兰花菊三七,支持结构生物量比（SBR）则相反。强光下紫茎泽兰叶片自遮荫严重,这可能是其表现入侵性的重要原因之一;兰花菊三七分枝较多,避免了叶片自遮荫,较多的分枝利于种子形成对其入侵有利。3）随生长环境光强的升高,两种植物的净同化速率（NAR）、相对生长速率（RGR）和生长对NAR的响应系数均升高（但100%光强下兰花菊三七RGR降低）,平均叶面积比（LARm）和生长对LARm的响应系数均降低,但不同光强下LARm对生长的影响始终大于NAR。4）随着光强的减弱,两种植物都增加高度以截获更多光能,但它们的生物量分配策略不同,紫茎泽兰根生物量比（RMR）降低,SBR增大,而兰花菊三七SBR降低,RMR增大。紫茎泽兰的生物量分配策略更好的反应了弱光环境中的资源变化情况。结论：紫茎泽兰对光环境的适应能力强于兰花菊三七。     

不同群落中川鄂连蕊茶的生殖分配与个体大小之间关系的探讨

研究了缙云山川鄂连蕊茶 (Camelliarosthorniana) 在 3个群落类型中的生殖分配、生殖分配与个体大小之间的关系和座果率。结果表明 :1) 在地径 1.0~ 3.5cm范围内, 种群间生殖分配差异显著, 即毛竹林 >针阔混交林 >常绿阔叶林 ;在地径 1.0~ 5.0cm范围内, 针阔混交林和常绿阔叶林之间差异不显著 ;在地径 1.0~ 6.0cm范围内, 毛竹林显著高于针阔混交林和常绿阔叶林, 而针阔混交林和常绿阔叶林之间差异不显著 ;因此种群间生殖分配比较时, 应考虑种群间的大小分布。运用生殖分配的有关学说对川鄂连蕊茶生殖分配格局进行了解释, 生境稳定性学说和生活史理论假说相结合可以解释川鄂连蕊茶生殖分配格局。 2 ) 川鄂连蕊茶个体生殖分配与个体大小之间存在抛物线关系。 3) 种群密度对川鄂连蕊茶座果率没有影响。     

DIFFERENCES IN BIOMASS ALLOCATION TO REPRODUCTIVE AND VEGETATIVE STRUCTURES OF MALE AND FEMALE PLANTS OF A DIOECIOUS,PERENNIAL HERB,SILENE ALBA (MILLER) KRAUSE

The pattern of biomass allocation of males and females and the sex ratio and growth characteristics of plants from three seed-size classes in Silene alba were investigated in a greenhouse study. Seed size significantly affected adult plant size and flower production of both male and female plants, but there was no significant difference in the proportion of males and females emerging in three seed-size categories. Male and female plants differed in the proportion of total biomass allocated to vegetative and reproductive structures and these differences were consistent across all seed-size categories. Males allocated a greater proportion of their biomass to flowers than did females. Female reproductive effort was dependent upon the percentage of flowers producing mature capsules. Only females with greater than 20% fruit set have a higher reproductive expenditure than males. Consequently, female expenditure is potentially greater than males, but is spread out over a longer portion of the growing season. This difference in the timing of reproductive expenditures by males and females allows females to allocate more biomass to growth during the early flowering period and may therefore account for the common pattern in herbaceous perennial dioecious species in which adult females are larger than adult males.     

侧金盏花成株年生长节律生理特性的研究

本文对侧金盏花成株两次生长两次休眠年生长节律的某些生理的月变化进行了研究。发现冬眠期和早春可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量、抗氰呼吸明显提高,入冬前淀粉酶活性提高,过氧化氢酶活性在寒冷和高温季节提高。在春天生长旺盛季节,淀粉在根中贮存量高达43%(DW)。     

中温型和暖温型草原共有植物种群繁殖分配的比较研究

 1999～2000年在内蒙古草原区的中温型草原和暖温型草原两个研究站点, 分别对大针茅(Stipa grandis)、羊草(Leymus chinensis)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)和阿尔泰狗哇花(Heteropappus altaicus) 5个共有种地上生物量、营养元素（全C、全N、全P）和能量（热值）的繁殖分配进行了初步研究。结果表明：两站点共有种各自的地上生物量、全C 和能量之间的繁殖分配较为接近,但全P、全N     

黄帚橐吾花序结构的资源配置与环境的关系

 为了系统地了解黄帚橐吾(Ligularia virgaurea) 自然种群的繁殖对策,在其繁殖分配研究的基础上,通过统计不同部位头状花序的生物量投入,进一步分析了存在于总状花序内资源分配上的结构效应及其对不同生境条件的反应。结果表明：1）总状花序、不同部位头状花序在资源投入上受其栖息生境各种生态因子的影响而在不同生境和平均种群密度间存在着差异,并表现出一定的趋势;2）可代表个体水平的总状花序大小、头状花序大小、头状花序数量和头状花序平均重量等特征,都与种群密度呈现出程度不同的负相关关系,而总状花序内不同部位的头状花序大小则与种群密度变化无关;3）总状花序内的资源分配存在着位置依赖性,这种显著差异表现为顶部头状花序比基部和中部头状花序有较大的资源分配;4）总状花序顶部、中部和基部头状花序的资源分配与总状花序大小表现出极显著或显著的负相关关系。     

DIFFERENCE IN PROBING BEHAVIOUR OF TEA APHID ON VEGETATIVE PARTS OF TEA PLANT AND NON‐HOST PLANTS*

Abstract Electrical penetration graph (EPG) investigation showed that the secreting (El) and sucking (E2) times of tea aphid stylet in tea phloem were much longer than that on non‐host plants such as soybean and wheat. However, non‐feeding wave (np) was shorter than that on soybean and wheat. Duration of both El and E2 of stylet in tea phloem of 1st leaf, bud, 4th leaf and tender stem occupied 30.2%, 22.3%, 9.2% and 8.2% of the total experimental time, respectively. E2 wave was accompanied by honeydew secretion, with a time lag. Tea aphid preferred the tender parts, in which amino acids and other nutritional components were very rich. While the stylet of hungry tea aphid was forced to pierce phlom of non‐host plant (soybean or wheat), El and E2 waves were also produced, but the action of stylet could be disrupted by tea shoot volatile (10–6 V/V linalool, etc.) emitted near to the antennae. It was considered that before and under probing tea aphid made use of olfactory clues.