植物的根系吸水

根系是植物吸水的重要器官。各种植物的根系在土壤中分布的深度和广度是不同的。一般说来,直根系入土较深,须根系入土较浅。如棉花植株(直根系)的主根约3米左右,而洋葱(须根系)的根入土仅约0.5米,水稻的为0.6—0.9米,小麦的较深也只有2米左右(主要分布在耕作层内)。木本植物根系很深,一般可达10—12米。生长在干旱沙漠的骆驼刺的根系竟达20米!使这种植物能从很深的底土层中吸收水分。     

根系分泌物介导的植物对土传病害的抗性机制

根系分泌物作为地下防御物质越来越受到关注。近年来,研究逐渐揭示了植物在病原胁迫下根系分泌物的表达特征及其在植物抗病性中的作用,一些由根分泌物介导的抗性调节机制也已被模拟。鉴于土传病害造成的损失日益增加,了解根系分泌物如何抵抗各种病原菌已成为研究热点。本文全面综述了土壤病原胁迫下根系分泌物介导的植物抗性机制,研究病原胁迫下根系分泌物的表达特征,根系分泌物在植物抗病过程中的作用,以及抗性根介导的分泌物和植物抗性的功能。讨论了当前植物病害条件下根系分泌物对植物抗性的影响,旨在为今后土传病害抗性机制的研究提供思路。     

Changes in niche differentiation and environmental filtering over a hydric stress gradient

群落的多样性取决于物种相互共存的能力,以及克服环境胁迫的能力,从而可能扮演一个环境过滤器的角色。生态位分化导致了比种间竞争更强的种内竞争,促进了物种共存。由于胁迫影响相互作用,生态位分化的强度可能沿胁迫作用的梯度发生变化。在有胁迫的栖息地,如沙漠和高山地区,植物的生长形式更加多样化,这表明在环境胁迫下植物具有更强的生态位分化。我们验证了生态位差异和环境过滤作用随着环境胁迫的增加而增强的假设。在墨西哥南部的半干旱草原上,我们沿着水分胁迫梯度在田间种植了6种一年生植物。植物进行三种种植处理：单独种植(没有相互作用),与同种植物为邻(种内相互作用)或与异种植物为邻(种间相互作用)。我们分析了种内与种间竞争的比值是如何沿水分胁迫梯度变化的,以评估水分如何决定生态位分化的强度。我们还测定了水分胁迫是否代表了一种环境过滤作用。我们发现了种内竞争比种间竞争更强,尤其是在水分胁迫更大的情况下。因此,我们的结果表明,除了一个物种外,所有物种至少在部分水分胁迫梯度下存在生态位分化。一些物种受到胁迫的阻碍,而另一些物种可能因为胁迫消除了土壤病原体而受到它的青睐。虽然高强度的生态位分化在环境胁迫下出现的频率略高,但由于我们的物种样本很小,而且这种通用的模式也存在例外,因此需要进一步的研究来确定这是否是自然界普遍存在的现象。     

种子萌发和幼苗生长对沙丘环境的适应机制

综述了植物沙生适应机制的研究及其进展.一些植物的种子在刚成熟时具有休眠特性.种子需要适度沙埋促进萌发并实现幼苗定居,但过度沙埋则会抑制种子萌发和出苗.在沙层深处,没有萌发的种子会进入休眠状态,形成土壤种子库.幼苗通过增加节数和延长节间来适应沙埋.沙埋深度超过植物的忍耐限度会抑制幼苗生长,甚至导致幼苗死亡.沙生植物必须适应其他环境因子,如盐风与土壤盐分、昆虫采食、土壤养分亏缺等,才能在沙丘上成功生长.沙蚀可导致幼苗根系暴露并干燥脱水.一些沙漠植物的幼苗在萌发后可忍耐一段时期的干燥,水分条件得到满足之后,幼苗能够恢复生长.     

高等植物水分胁迫诱导的基因及其表达调控

高等植物在生长发育过程中经常受到恶劣环境的胁迫,很多环境胁迫如干旱、盐渍、低温和高温等都表现为不同程度的对植物体内水分状况的影响,因此,水分胁迫是高等植物面临的主要环境问题。在长期进化过程中,高等植物通过一系列的生理或发育的变化来响应环境的水分胁迫。高等植物对水分胁迫的耐受性在一定程度上具有相同的分子基础,很多基因的表达     

土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应

 本文根据不同大气环境温度和土壤温度及不同土壤含水率处理条件下的玉米、向日葵、台湾相思(Acacia confusa)、银合欢(Leucaena glauca)的试验资料，分析了土壤水分和温度以及土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应。台湾相思和银合欢的试验结果表明，在一定的土壤水分范围内，高温(白天/夜晚的温度为40／30℃)环境中的根系水分传导大于低温(30/25℃)环境中的，但当根系水分胁迫十分严重(台湾相思根系水势小于-1.5MPa，银合欢根系水势小于-2.0MPa)时，30/25℃环境的根系水分传导反而大于40／30℃环境的；玉米、向日葵的试验结果表明，在一定土壤温度范围内，根系水分传导随土壤温度增加而增加，其增加的幅度与生育阶段有关；在向日葵生育期土壤温度高于35℃、玉米生育期高于30℃时，其根系水分传导随温度增加而降低。通过植物根区土壤逐渐干旱和干旱复水后的试验，其结果表明复水后根系水分传导上升较快，银合欢复水1.5d、向日葵复水3d后测得的根系水分传导即可达到受旱前的水平，其后的水分传导还略高于一直充分供水处理的，表明根系经受一定程度的干旱锻炼后，对其水分传导具有明显的补偿效应。在干旱和复水过程中根系水分传导与根水势的变化规律相一致。     

三个耐旱树种木质部栓塞化的脆弱性及其恢复能力

植物在长期适应赖以生存的自然环境中 ,形成了一套最适宜自身生长发育的生理生态行为 ,采取各种方式来抵御或忍耐水分胁迫的影响。如通过具有深广而茂密的根系格局来保持水分吸收 ,通过气孔调节、角质层障碍作用和小的叶蒸发表面来减少水分散失 ,通过渗透调节和增加组织弹性来保持膨压 ,通过增强原生质耐脱水能力来免受伤害或少受伤害等等。植物遭受干旱危害时 ,首先出现表型反应的多是植物的叶片 ,因此 ,研究植物的耐旱机理多从叶入手 ,对根系类型、分布及根茎比在植物耐旱性方面也有不少报道[1,2 ],而对木质部在干旱适应性反应方面的研究…     

植物根系耐盐机制的研究进展

植物根系能够摄取土壤环境中的养分与水分,在植物的生长发育中起重要的作用。植物根系由于直接与土壤环境相接触会受到非生物胁迫较大的影响。盐胁迫是主要的非生物胁迫之一,对植物根系会产生较大的伤害。综述根系在组织形态和细胞水平上对盐胁迫的应答,以及根系响应盐胁迫的信号传导途径、转录因子与基因,对植物根部耐盐机制的解析和植物耐盐基因工程工具基因的挖掘具有重要意义。     

红树植物淹水胁迫响应研究进展

潮汐淹水是红树植物面临的主要环境胁迫之一,也是导致目前红树林造林成活率低的一个关键因子。由于长期适应于水淹生境,红树植物发育出一套适应于潮间带生长的抗淹水机制。综述了与红树植物相关的抗淹水胁迫响应机制,包括了形态结构、生长、水分和光合作用、膜脂过氧化系统和根系脱氢酶系统、内源激素和胁迫多胺等5个方面。提出应用人工潮汐系统研究红树植物的淹水抗性机理是确定不同种类红树植物的耐淹水能力的有效手段。并指出生长的研究是淹水胁迫响应研究的基础,而与分子手段相结合的激素水平的研究将在红树植物抗性胁迫研究中得到重视。     

羌塘高原降水梯度植物叶片、根系性状变异和生态适应对策

叶片和根系是植物获取资源的最重要的器官,其性状随环境梯度的变化反映了植物光合碳获取和水分与养分的吸收能力及其对环境变化适应的生态对策。羌塘高原降水梯度带高寒草地群落叶片和根系成对性状关系研究不仅能揭示环境梯度对植物性状的塑造作用,也可为理解寒、旱和贫瘠等极端环境下植物的适应策略提供依据。为此,选择3组具有代表性的叶片和根系成对性状:比叶面积(SLA)和比根长(SRL);单位质量叶氮含量(LN_(mass))和单位质量根氮含量(RN_(mass));单位面积叶氮含量(LN_(area))和单位长度根氮含量(RN_(length)),分析不同优势植物地上、地下成对性状变异特征及其与环境因子的关系,探讨植物性状对高寒生态系统水分和养分限制因素的适应策略。研究表明,区域气候和土壤环境导致的叶片性状变异大于根系性状的变异,干旱端的植物既具有高的SRL,又具有高的叶片和根系的养分含量(LN_(mass),LN_(area)和RN_(mass))。SLA-SRL、LN_(mass)-RN_(mass)、LN_(area)-RN_(length)均表现为权衡关系,在干旱端(年降雨量MAP 400 mm)的高寒草原、荒漠草原和极湿润端(MAP 600 mm)的高寒草甸这种权衡关系更为明显,而中间区域(400 MAP 600 mm)的高寒草甸养分和水分限制不是很强烈,叶片和根系性状更多地表现出协同关系。从植物功能类群来看,苔草和禾草类植物叶片和根系成对性状之间具有更强烈的权衡关系。干旱端植物通过增加SRL和叶片、根系养分含量来提高水分和养分的吸收能力,同时通过叶片高的氮含量提高光合碳获取能力,保障了根系生长的物质来源,表现出地上和地下同时投入的策略。干旱端植物保持较高的养分含量是抵御和适应严酷的寒、旱和贫瘠的环境胁迫的重要策略。而在湿润端植物则采取增加SLA,维持地上光合生产力的生态策略。     

塔克拉玛干沙漠腹地3种植物根系构型及其生境适应策略

 在塔克拉玛干沙漠腹地, 采用挖掘法挖取塔克拉玛干柽柳(Tamarix taklamakanensis)、塔克拉玛干沙拐枣(Calligonum roborovskii)和罗布麻(Apocynum venetum )根系, 对根系的拓扑结构特征进行了测定与分析。结果表明: 1) 3种植物根系均以水平分布占优势, 根系浅层化。2) 3种植物根系结构的适应性不同, 表现为两种不同的根系分支模式, 塔克拉玛干柽柳根系为叉状分支结构(q_a=0.15、q_b=0.09、TI=0.658), 罗布麻(q_a=0.43、q_b=0.35、TI=0. 83)和沙拐枣(q_a=0.52、q_b=0.38、TI=0.86)根系趋向于鱼尾形分支结构。3) 3种植物根系的连接长度都较大, 最小也达1.12 m, 说明在塔克拉玛干沙漠腹地, 3种植物通过增加连接长度来扩大根系在土层中的分布范围, 从而提高根系的有效营养空间, 增加根系连接长度是根系对沙漠腹地贫瘠土壤环境的一个良好适应。4)研究验证了Leonardo da Vinci法则, 即根系分支前的横截面积等于根系分支后的横截面积之和, 3种植物根系分支前后的横截面积符合Leonardo da Vinci法则。研究表明沙漠腹地3种植物根系构型特征既有相似性又有差异性, 在相似的沙漠环境中具有不同的根系适应策略。     

干旱下植物激素影响作物根系发育的研究进展

植物激素是指在植物体内某些部位合成、可被运输到其他部位调控植物生长发育的微量有机物质,在植物生命活动中发挥重要作用。根系是作物吸收水分和养分的重要器官,其形态决定了作物获得养分和水分的能力。作物发达的根系与其抵抗干旱环境胁迫息息相关,而植物激素在作物根系发育中发挥关键作用,因此深入了解干旱胁迫下植物激素对作物根系发育的影响对农业的安全生产是至关重要的。本文就干旱胁迫下植物激素如何调控及不同激素协同调控作物根系生长发育的研究进行了概述,并讨论了激素在作物抗旱上应用的意义及将来可能开展的研究方向。     

新疆策勒绿洲外围四种多年生植物的水分生理特征

对新疆策勒绿洲外围多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的水分生理特性进行了试验研究.结果表明：4种植物在生长季内没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分生理指标变化的影响不显著(P＞0.05).4种植物水分生理特性的季节变化各不相同.其中,骆驼刺的清晨水势和日均茎流量最高,但其平均水分利用效率最低;沙拐枣的平均水分利用效率最高,而且其清晨水势与日均茎流量的变化最为稳定,季节变幅不大;柽柳的清晨水势最低,具有较好的环境适应性;胡杨水分生理指标的季节变化相对平稳.在新疆策勒绿洲外围的极端干旱环境中,4种植物通过深根系和地下水相连接,并利用地下水来维持其生存与生长.     

作为根系活力指标的伤流液简易收集法

根系不仅是植物吸收水分和矿质盐类的重要器官,同时也是整个植物代谢循环里许多重要物质的合成器官,它在植物地上部的生长过程、性器官的结实过程、以及整个植物的收获量方面,都起着很大的作用。因此,在植物的生长期间,对于根系生命活动的深刻了解和掌握,不仅在理     

土壤解磷微生物促进植物磷素吸收策略研究进展

随着全球磷肥需求增加和磷矿资源储量短缺矛盾逐渐加重,土壤解磷微生物在促进磷循环方面的重要性日益突显,因此有必要对其种类和促进植物磷素吸收策略进行全面梳理总结。荟萃分析了土壤解磷微生物种类并构建了系统进化树,重点论述了土壤解磷微生物促进植物磷素吸收主要策略。土壤解磷微生物主要通过矿化和溶解作用直接活化难溶性磷,但其也能与植物根系互作间接活化磷素。其间接途径主要包括解磷微生物与根系分泌物和丛枝菌根真菌互作,它们通过碳磷交换间接活化磷素;其次包括一些解磷微生物可以通过固氮作用使植物生长受到磷的限制,从而调节植物磷酸盐转运系统间接活化土壤磷;解磷微生物也能通过分泌植物激素和生物防治剂促进植物根系生长间接促进植物磷素吸收。解磷微生物还能通过磷素固定减少磷流失,也可以通过加速自身磷素周转促进植物磷素吸收。对完善和发展解磷微生物主导的土壤磷循环和植物磷素吸收利用理论体系具有重要意义。     

植物根系提水作用研究述评

根系提水作用是植物在干旱生境下,通过根系将深层湿润土壤中的水分提升至浅层干燥土壤中的一种生理过程,不同植物具有不同的根系提水强度。这一研究的基本方式是分根法,而时域反射仪(TDR)法和中子水分仪法则是近年来较受重视的测定方法,并逐步由室内测定向大田测定过渡。研究的主要内容可归纳为五个方面,其中在根系提水作用与植物蒸腾作用、浅层土壤营养的有效性以及与植物遗传性的关系等方面,研究结果较为一致,但在提水的数量和发生提水作用时土壤水分状况等方面,研究结果不尽相同;对植物光合、呼吸等其他代谢的影响以及室内测定结果与大田条件一致性等问题的研究,报道较少,特别是作用机理的研究。因此,深入这方面的研究对于进一步提高植物水分利用率,促进旱地节水农业和畜牧业的发展具有重要的意义。     

根系分区灌溉和水分利用效率

根系分区灌溉是指仅仅部分根系受到正常的灌溉,其余根系则受到人为的干旱,两项理论根据指出这种措施可减少植物的水分肖耗,并保持一定的生物产量,其一是植物蒸腾失水与气孔导性是线性关系,而光合作用与气孔导性则是一种渐趋饱和的关系,如果气孔导性从最大值适应调低,可显著降低蒸腾,但对光合影响应小得多,其二是处于干燥土壤中的根系可感觉干旱,产生干旱信号来调节地上部分的气孔开度,显然,这项措施在田间有多大效用值得深入研究。 先是大田作物的蒸腾失水仅部分地受气孔控制,界面层的扩散阻力起很大作用。因此该措施可能对界面层阻力较小的,如果树等作用大些,另外,根系干旱信号可否“长期”地产生和调控气孔仍需试验证明。     

新疆艾比湖湿地自然保护区荒漠优势种体内的水分来源

植物体内各水分来源的比例反映植物的适应特征,在水分作为限制因子的荒漠区,其更是物种间生态位分化、荒漠多样性维持的重要机理之一。通过检测艾比湖湿地自然保护区内4个生境(荒漠、河岸林、盐沼地和沙丘)的8科14种优势种的木质部,以及当地河水、地下水、4层不同深度(0—40,40—70,70—100 cm和100—150 cm)土壤水的稳定氧同位素值(δ~(18)O),估算各物种和各科植物体内各种水分来源的比例,随后依据根系的空间位置再将14种植物分成13个中深根系和1个浅根系物种,进一步利用δ~(18)O值分析深浅根系植物间的水分差别,以及各水源间的补给关系。结果表明:(1)艾比湖湿地自然保护区内,不同物种体内水分来源存在差别。将所有优势物种按科属归类后,类似物种水平,不同科属植物体内的水分来源也存在差别;(2)地下水是大部分植物的主要补给水源,多数植物很少利用0—40 cm表层土壤水;(3)深浅根系植物的水分来源不同,深根系植物主要利用地下水和河水,而浅根系植物主要利用土壤水;(4)艾比湖湿地自然保护区内,地下水补给河水,随后两者共同从土壤深层至浅层依次补给土壤水。综上可知:干旱荒漠内,水源可利用性的多样化,导致不同区域植物体内各水分来源的比例存在差别。在离河岸距离、地下水位高低、土壤表层盐渍化程度等因素的综合影响下,多年生和盐渍环境生长的植物,趋向于吸收地下水、河水和深层土壤水,相反,一年生或短命植物趋向于利用其能触及到的各种水源。     

从水分平衡角度探讨固沙植物的合理密度问题

前言在干旱及半干旱地区,水分是影响植物生长发育的限制因子。因此,研究植物栽植区的水分平衡,也就是研究水分的收入(降水量)与支出(蒸腾蒸发量)以及影响水分平衡的有关因子,乃是进行植物栽植工作的重要理论依据。中国科学院兰州沙漠研究所沙坡头研究站,在腾格里沙漠东南缘沙坡头地区的流动沙     

稳定同位素技术在植物水分利用研究中的应用

近20a稳定同位素技术在植物生态学研究中的应用得到了长足发展,使得对植物与水分关系也有了更深一步的了解。介绍稳定同位素性碳、氢、氧同位素在研究植物水分关系中的应用及进展,以期能为国内植物水分利用研究提供参考。由于植物根系从土壤中吸收水分时并不发生同位素分馏,对木质部水分同位素分析有助于对植物利用水分来源,生态系统中植物对水分的竞争和利用策略的研究,更好地了解生态系统结构与功能。稳定碳同位素作为植物水分利用效率的一个间接指标,在不同水分梯度环境中,及植物不同代谢产物与水分关系中有着广泛的应用。同位素在土壤-植被-大气连续体水分中的应用,有助于了解生态系统的水分平衡。随着稳定同位素方法的使用,植物与水分关系的研究将取得更大的进展。