珍稀濒危植物沙冬青花生物学研究

沙冬青蝶形花冠,柱头具指状突起,分长柱头和短柱头。群落花期约47 d,单花花期约7 d,分为露黄、微开、盛开、凋谢4个时期。TTC法测定4个时期花粉均具活力,可保持70 d左右,苯胺蓝测定柱头可受性3~4 d。沙冬青花一般在开花前一天就开始泌蜜,开花第2~3 d,分泌量达到高峰,花后4~5 d产蜜量减少直至停止,日泌蜜和散粉集中在10:00-14:00。沙冬青开花受环境的影响。     

鄂尔多斯高原3个水土保持树种的水分利用策略

为了解植物对环境的适应对策,通过测定鄂尔多斯高原东部丘陵区3个水土保持树种沙棘、油松和山杏的枝条木质部水和各潜在水源的δ¹⁸O值及叶片的δ¹³C值,应用多元线性混合模型分析各潜在水源的贡献比例,分析3个树种水分来源和水分利用效率的季节动态和种间差异。结果表明: 沙棘、油松和山杏在5月主要利用10 cm深度土壤水,分别占其总水源比例的88.5%、94.0%和91.6%。7月,沙棘主要利用10～25 cm土层土壤水和雨水,比例为44.6%和35.4%;油松主要利用雨水,比例为93.7%;山杏主要利用25～100 cm土层土壤水和雨水,比例分别为55.9%和36.8%。9月,沙棘主要利用25 cm深度和75～100 cm土层土壤水,比例为88.9%;油松主要利用10 cm和50～75 cm土层土壤水,比例为84.5%;山杏利用10～100 cm土层土壤水。5月沙棘的水分利用效率显著高于7月和9月。7月油松的水分利用效率显著高于9月。5月和7月沙棘的水分利用效率显著高于油松和山杏。3个树种在不同季节根据不同水源的可利用性,选择利用不同深度的土壤水或雨水。沙棘和油松干旱时能够提高水分利用效率适应环境变化,可能比山杏更适应当地的半干旱环境。     

干旱胁迫对沙冬青叶片防御光破坏机制的影响

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus (Maxim.) Cheng f.)是生长在沙漠及干旱荒漠地区的常绿灌木.在夏季,其叶片经常遭受中午强光(超过1 500 μmol*m-2*s-1) 胁迫,出现明显的光抑制现象.我们利用便携式光合测定系统(CIRAS-1)和脉冲调制荧光仪(MFMS-2)测定了自然形成的干旱胁迫条件下沙冬青光合和荧光参数的日变化,主要探讨了干旱胁迫对沙冬青叶片防御强光破坏机制的影响.结果表明,正常水分和干旱胁迫下,沙冬青叶片的净光合速率(Pn)、 PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ非环式电子传递效率(ΦPSⅡ)在中午都明显降低;相对正常水分条件而言,干旱胁迫下初始荧光(Fo)先下降后上升,荧光的非光化学淬灭(NPQ)上升较快并在一定水平上维持不变.由此推断晴天中午沙冬青叶片在正常水分条件下主要采取依赖叶黄素循环的热耗散机制;而在干旱胁迫条件下主要采取了依赖叶黄素循环的热耗散和PSⅡ反应中心可逆失活两种保护机制.     

沙冬青逆境胁迫分子生物学研究进展

逆境胁迫是影响植物生长发育的重要因素,植物的抗逆机理是分子生物学研究的重要领域。随着分子生物学技术的发展,有关植物抗逆方面的研究已取得了很大的进展,初步揭示了植物应对逆境胁迫适应性的分子机理。沙冬青是我国温带荒漠地区惟一的常绿灌木,具有很强的抗逆性,是开展植物逆境胁迫研究和抗逆基因筛选的理想材料。本文综合论述了抗逆植物沙冬青的抗逆机理及逆境胁迫相关基因的分子生物学研究进展,为植物抗逆基因工程发掘更多的基因资源和抗旱植物的抗逆性研究提供思路。     

冬季沙冬青叶肉细胞液泡中泡状内含物的研究

用透射电镜观察了沙冬青叶肉细胞液泡中泡状内含物的形成。在早期,这种泡状内含物位于细胞质中,它由大小不等、形态各异的小泡组成,后经液泡膜内吞进入液泡。液泡中的泡状内含物主要位于两个正常叶绿体之间,附近的细胞质较多,内有丰富的内质网、高尔基体、质膜管状突起和由它们产生的小泡。也有一些液泡泡状内含物出现在解体叶绿体附近。前者主要来自内质网、高尔基体和质膜,后者则主要起源于解体的叶绿体。这种泡状内含物的形成可能与增强植物的抗冻性有关。     

平茬措施对天然沙冬青生理特性的影响

沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus(Maxim.)Cheng f.)是我国二级珍稀濒危植物,由于自然条件的不断恶化使这一古老残遗物种种群受到威胁。本文以西鄂尔多斯国家级自然保护区内生长的天然沙冬青为材料,对平茬后经过3年恢复生长的萌蘖灌丛和未平茬的沙冬青灌丛的地上部生物量、叶片相对含水量(RWC)、叶水势(WPB)、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)等指标进行了测定,并对平茬处理的各项生理指标变化进行了研究。结果显示:平茬后的沙冬青萌蘖灌丛经过3年的生长能恢复到平茬前的生物量;平茬与未平茬(对照)沙冬青叶片相对含水量差异不显著(P0.05),但平茬后的沙冬青叶水势日间(7∶00-19∶00)均显著高于对照(P0.05);平茬与未平茬沙冬青日间净光合速率、蒸腾速率均出现两个高峰值,且均有"午休"现象,平茬后的沙冬青萌蘖丛Pn日均值比对照升高了15.73%、Tr日均值比对照升高了15.57%、WUE日均值比对照升高了13.92%(P0.05);Gs日均值比对照也有所上升,且与Pn、Tr的变化趋势基本一致,但Ci的变化趋势与Gs、Pn和Tr相反。说明平茬处理对增加地上部生物量、提高其生理指标均有明显作用,能提高沙冬青潜在的生产力。     

沙冬青淀粉粒及其与叶绿体发育的关系

沙冬青叶绿体中的淀粉粒一般为１－３个,主要有４种类型。第１种外周部分电子密度较高,中央部分较低,但每个部分的电子密度十分均匀。它们近似椭圆形,附近的类囊体形态正常,结构清晰。第２种电子密度由外向内逐渐变低,多为椭圆形,附近的类囊体较清晰。第３种外周部分的电子密度很高,中央部分不均匀,形状多种多样,附近的类囊体有的不清晰。第４种电子密度很低,十分均匀,形状不规则,附近的类囊体已经解体或正在解体。分析表明,淀粉的形态变化明显与叶绿体发育有关。     

黄河三角洲海岸带湿地柽柳在干旱年份的水分利用策略

以黄河三角洲海岸带贝壳堤湿地灌木群落主要建群种柽柳为对象,利用稳定同位素技术测定柽柳木质部和潜在水源δ¹⁸O值的时空变化,采用IsoSource模型计算潜在水源对柽柳的贡献比例,研究海岸带不同生境中柽柳对不同水分条件的适应机制.结果表明: 在降水较少的干旱年份,相对于不稳定的降水,柽柳倾向于利用稳定的土壤水和浅层地下水,但是在不同微地形生境下柽柳的水分利用策略有所差异.滩脊的柽柳72.6%～95.4%水分来源于浅层地下水和含水量相对较高的深层土壤水(40～100 cm);高潮线附近的柽柳有40.7%～97.3%的水分来源于上层土壤水(0～40 cm),以避免海水和浅层地下水的盐分胁迫.柽柳对外界水盐条件变化具有较强的适应性,在海岸带可利用水资源缺乏的恶劣生境中具有更强的种间竞争优势,从而导致柽柳单优灌木群落的形成.     

Development of Specific Inclusion in the Mesophyll Cells of Ammopiptanthus mongolicus

The development of specific inclusion in the mesophyll cells of Ammopiptanthus mongolicus was observed by means of transmission electron microscopy. The inclusion is approximately oval-shaped with very high electron-density. It originates from outside of the central vacuole. During its early development it only contains small amount of vesicle-like elements and electron-dense materials. Then the two kinds of components gradually increase in amount and form a protuberance by endocytosis of the tonoplast. The protuberance becomes larger and larger, sometimes even occupies a great part of the vacuole. Later, the vesiclelike elements gradually decrease as the electron-dense materials rapidly increase, eventually filling up the protuberance. The protuberance gradually contracts and finally detaches from the tonoplast and immerses freely in the central vacuole. However, such inclusions were never found in small vacuoles. The inclusions usually appear in cold season and contain large quantity of lipid.     

冬季沙冬青细胞质中一种高电子密度结构的电镜观察

用透射电子显微镜观察了冬季沙冬青的叶肉细胞。观察表明,其细胞质中有一种电子密度很高的结构,分布广,主要位于有一定解体现象并含有较多嗜锇小球叶绿体附近,有的甚至与叶绿体被膜贴在一起,很少存在于发育良好的叶绿体附近和液泡中。其大小不同,通常为椭圆形,有时也近似圆形。表面没有包围膜,泡状结构少,常有突起。这种结构的电子密度很高,染色较均匀,冬季大量出现可能与提高植物的抗寒性有关.     

Diversity of dark septate endophyte in the roots of Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants

Aims Dark septate endophytes (DSE) extensively colonize in plant root tissues in different ecosystems. However, our understanding of the ecological significance of DSE in semiarid and arid lands is limited. The main objective of this study was to compare the community composition and species diversity of DSE in Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants in desert habitats. Methods Healthy root samples of Ammopiptanthus mongolicus’s companion plants, Artemisia desertorum, Caragana rosea, Nitraria tangutorum and Caragana korshinskii, were collected separately from four main locations of Ammopiptanthus mongolicus plantation in Dengkou of Nei Mongol, Minqin of Gansu, Yinchuan and Shapotou of Ningxia in July 2013. Important findings A total of 103 strains belonging to seven species (i.e Alternaria, Curvularia, Embellisia, Phialocephala, Phoma, Podospora and Pleosporales) of DSE were isolated from the four types of companion plants by means of morphological identification and molecular identification. Among the seven genera, Alternaria, Embellisia, Curvularia and Podospora are found for the first time in desert ecosystems. Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants at the same site had significantly different community composition of DSE. Ammopiptanthus mongolicus and its companion plants at different sites had significantly different DSE diversity index. The colonization and species richness of DSE, especially the species and the quantity of spores were higher in roots of Ammopiptanthus mongolicus than in its companion plants. This study supports the results that DSE can form a better symbiotic relationship with the roots of Ammopiptanthus mongolicus than with its companion plants, and can enhance the ecological adaptability of Ammopiptanthus mongolicus to the extreme desert environment.     

沙坡头地区沙冬青AM真菌的时空分布

2007年5月、8月和10月分别从宁夏沙坡头地区豆科植物沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)根围分0-10cm,10-20cm,20-30cm,30-40cm和40-50cm5个土层采集土壤样品。研究了AM真菌时空分布及与土壤因子的相关性,在分离的3属12种AM真菌中,球囊霉属(Glomus)6种,无梗囊霉属(Acaulospora)4种,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)2种,3属12种AM真菌在3个时期均有分布。AM真菌定殖率与孢子密度有明显的时空分布规律,并与土壤因子关系密切。孢子密度和泡囊定殖率在8月份最高,丛枝、菌丝和总定殖率10月份最高。土壤采样深度对孢子密度和定殖率有显著影响,AM真菌最高定殖率和最大孢子密度均出现在0-30cm浅土层。孢子密度与土壤有机质、碱解N极显著正相关,与pH显著正相关;菌丝、总定殖率与pH、碱解N和速效P极显著正相关。在评估荒漠生态系统和沙冬青形成菌根的能力时,AM真菌孢子密度、菌根不同结构的定殖程度是十分有用的指标。     

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。     

六种木本植物水分利用效率和其小生境关系研究

北京山区落叶阔叶林优势种的水分利用效率(WUE)与其所在地的气候条件有很密切的关系,特别是大气相对湿度、太阳辐射强度、饱和水汽压亏缺(VPD)和温度.辽东栎、山杏、大叶白蜡、北京丁香、荆条和核桃楸等植物在整个生长季水分利用效率的变化幅度在3.76～4.95 mmolCO2.mol1H2O之间,平均水分利用效率为4.428±0.386 mmo1 CO2.mol-1H 2O,水分利用效率以山杏最高,核桃楸最低.在整个生长季中,这些植物在早春时水分利用效率高于生长旺期.另外,同种植物生长在于旱瘠薄生境上的水分利用效率高.     

树木水分利用效率研究综述

在我国干旱半干旱地区,如何高效地利用极为有限的水资源来合理构建和恢复森林植被,并最大程度地发挥其多种功能,已经成为目前森林生态学研究中的一个热点,而对于树木水分利用效率(WUE)的研究则是其核心和关键内容之一。本文从介绍和剖析树木WUE的概念入手,分别在单叶、个体和群体等三个空间尺度上系统地阐述了WUE概念的内涵及其相应的计算方法,并且对各种方法的优缺点进行了评论。最后,在详细分析国内外树木WUE相关研究进展的基础上,针对我国干旱、半干旱地区水资源短缺和植被恢复与重建之间的矛盾,提出了今后树木WUE的研究发展趋势和应用前景。     

西双版纳绞杀植物斜叶榕的水分利用策略

以斜叶榕为研究对象,通过测定其不同生长阶段木质部与各潜在水源的稳定氢、氧同位素组成,以及土壤水分含量、土壤水势、叶片水势等参数,揭示西双版纳地区不同生长阶段的绞杀榕（斜叶榕）在不同季节的水分利用策略.结果表明：浅层土壤（10～50 cm）的水势在干热季与雾凉季变化较大,较深土壤（51～120 cm）的水势在各季节无明显变化;雾凉季与干热季的土壤含水量之间无显著差异（P=0.64）;植物黎明前叶片水势与中午叶片水势随不同生长阶段而异;根据木质部水与各潜在水源的稳定氧同位素以及植物水势等其他参数判定,浅层土壤水是斜叶榕全年最主要的水分来源,不同生长阶段的斜叶榕在不同季节采取了不同的水分利用策略来应对环境的变化.     

黄土高原常用造林树种水分利用特征

在适宜土壤水分、中度干旱和严重干旱3种土壤水分条件下研究了黄土高原干旱、半干旱地区常用的人工造林树种84k杨树（Populus spp．）、刺槐（Robinia pseudoacacia）、沙棘（Hippophae rhamnoides）和油松（Pinus tabulaeformis）苗木生长及水分利用特征。结果显示,干旱胁迫使各树种成活率、生长速率、光合速率均显著下降;84k杨树和刺槐单叶水分利用率（WUE）在适宜水分下最高,沙棘的在中度干旱下最高;在中度干旱下,4个树种的总水分利用率最高。而严重干旱下最低。无论干旱与否,4个树种中沙棘生长速率最高。在中度干旱条件下,4个树种均可良好生长,而严重干旱下生长均受到显著抑制,其中84k杨树受影响最大;4个树种中沙棘和油松的耐旱性较强,同时油松在各种土壤水分下其生长速度和干物质生产均显著低于其它3个树种;刺槐和84k杨树的耗水量、生物量及水分利用率在3种土壤水分下均显著高于沙棘和油松,84k杨树和刺槐均属于高耗水树种;研究结果表明。84k杨树和刺槐不适宜大面积栽植在黄土高原缺水地区,仅适合栽植在阴坡、沟道等适宜水分条件下。沙棘和油松则适宜栽植在土壤水分较低的地区,如阳坡、峁顶等立地条件上。