克隆整合提高异质性UV-B辐射下活血丹抗氧化酶活力

增强UV-B辐射会对植物生长和生理生化过程产生有害效应。克隆植物中,相连的克隆分株对经常共享资源和激素,然而鲜有关于异质性UV-B辐射下抗氧化酶活力变化的报道。本研究模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物活血丹为材料,进行连接和隔断处理,研究异质性UV-B辐射下,克隆整合对活血丹抗氧化酶(超氧化物歧化酶(SOD),过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活力的影响。结果表明:与处于同质UV-B辐射环境相比,异质UV-B辐射下连接处理中的活血丹UV-B辐射端抗氧化酶活力显著增加,说明克隆植物生理整合存在,且克隆整合提高了活血丹抗氧化酶活力。表明异质UV-B辐射环境中,UV-B辐射胁迫端克隆分株通过生理整合从非胁迫端获益,最大化地利用资源。     

UV-B辐射方向对白三叶克隆整合的影响

增强UV-B辐射会对植物生长和生理生化过程产生有害效应。克隆植物中,相连的克隆分株对经常共享资源和激素,然而鲜有关于异质性UV-B辐射下UV-B辐射方向对克隆整合的影响及克隆植物形态结构变化的报道。模拟同质(克隆分株片段均处于自然背景辐射)和异质(克隆分株一端处于自然背景辐射,另一端处于补加的UV-B辐射)UV-B辐射,以克隆植物白三叶为材料,进行连接和隔断处理,研究UV-B辐射方向对克隆整合强度变化、叶片形态结构特化及生理可塑性的影响。结果表明:异质性UV-B辐射下,15N同位素标记端保留的15N百分比高于同质UV-B辐射处理,转移到无标记相连端的15N含量则降低,紫外辐射处理和同位素标记是否处于同一分株端对结果无显著性影响,说明克隆植物白三叶生理整合存在但整合强度降低,辐射方向与克隆整合强度无关;隔断处理组气孔长度增加,栅栏组织增厚,但连接处理组却无此变化,表明生理整合在白三叶叶片形态结构特化中发挥作用。UV-B辐射下,最小荧光、电子传递速率及光化学淬灭系数降低但非光化学淬灭系数升高,而生理整合却使结果相反;叶绿素和紫外吸收物可在异质性UV-B辐射相连的两端运输分享。以上均表明异质UV-B辐射环境中,UV-B辐射胁迫端克隆分株通过生理整合从非胁迫端获益,并以此提高胁迫环境中克隆植物对资源的利用效率。     

土壤养分斑块对比度改变活血丹克隆整合强度和方向

克隆植物相连片段(或分株)常常生长在不同的土壤养分斑块中。克隆整合使得生长在异质养分斑块中的克隆片段(或分株)产生局部和非局部反应,从而影响相连片段(或分株)的表型可塑性。为了揭示养分斑块对比度对活血丹(Glechoma longituba)克隆整合的影响,在一控制实验中,将活血丹克隆片断种植于4种不同对比度的环境中,即:无对比度(对照)、低对比度、中对比度和高对比度。活血丹在气体交换、水势、荧光、形态、生长与分配方面的克隆整合强度随养分斑块对比度的增强而表现出增强或减弱的变化趋势;养分斑块对比度越强,活血丹气体交换和荧光暗反应的整合强度越小,叶片水势整合强度越大。斑块对比度可改变部分性状的克隆整合方向;超过一定的对比阈值,整合强度随养分对比度的变化趋势会向着相反方向转变。克隆整合对生理特征的修饰幅度小于对生长特征的修饰幅度。这些结果指示:养分斑块对比度可通过修饰克隆整合格局(即强度和方向)而改变克隆植物的表型可塑性。     

光强对比度对大米草克隆整合作用的影响

通过温室控制试验,分析不同光强及光强对比度处理下克隆植物大米草生长性状的差异,研究同质异质光强条件下克隆整合对大米草响应遮阴能力的修饰作用.结果表明： 在同质条件下,大米草在无遮阴(高光强：温室内自然光照强度)条件下的生物量显著大于中度遮阴(中光强：光照强度为高光强的70%)和深度遮阴(低光强：光照强度为高光强的30%).在低对比度异质性光强条件下(分株对的一个分株不遮阴,另一个分株中度遮阴),大米草遮阴分株的叶片数、根长和生物量均显著高于同质中度遮阴处理,而无遮阴分株各生长指标与同质无遮阴处理相比均无显著差异.因此,在低对比度异质性光强下,大米草受体(遮阴)分株通过克隆整合显著受益;同时,对供体(非遮阴)分株没有显著的耗损.然而,在高对比度处理下(分株对的一个分株不遮阴,另一个分株深度遮阴),克隆整合对受体(遮阴)分株的效应不显著.大米草的克隆整合并不随着光强对比度的增加而增加.在自然生境中度遮阴情况下,克隆整合可以提高大米草的生长和克隆繁殖能力,但在深度遮阴情况下,克隆整合对大米草适应性的作用可能很小.     

克隆整合对异质性土壤养分生境下薇甘菊生长的影响

环境资源的异质性在自然界中普遍存在。克隆植物能通过克隆整合较好地适应异质性生境。本文以海南外来强入侵性植物薇甘菊为材料,通过温室盆栽试验,研究克隆整合对异质性土壤养分生境下薇甘菊克隆片段生长的影响。结果表明:在养分异质下,克隆整合显著提高了低养分斑块分株的生物量,但同时降低了高养分斑块分株的生物量,对克隆片段总体的生长无显著影响,且这一结果不受资源输送方向的影响。克隆整合对薇甘菊克隆分株的光合速率和比叶面积影响较小,但当近端分株处于高养分条件时,其改变了克隆分株的根冠比。这些结果指示:克隆整合有利于异质性土壤养分条件下薇甘菊对低养分斑块的占领。因此,克隆整合可影响薇甘菊对资源异质性生境的入侵能力,它使薇甘菊能够扩展到低养分斑块,从而提高其入侵扩散能力。     

异质性水分环境中克隆整合对活血丹生物量分配及叶片结构特征的影响

喀斯特石漠化环境有着高度的生境异质性,异质性生境中土被不连续,土壤瘠薄,岩溶漏斗上的土壤保水性差,严重制约着喀斯特植被的生长及分布。为探究克隆植物在喀斯特地区的适应策略,本研究以喀斯特黄色石灰土为基质,选用克隆植物活血丹（Glechoma longituba）,以一个节间连接的两个分株为材料,保持节间连接或切断,种植于相邻花盆中,并施以不同浇水量,以明确不同水分可用性水平下克隆整合对活血丹生物量积累、生物量分配、叶片气孔及叶片组织特征的影响。结果显示,克隆整合显著促进活血丹生物量的积累及对根、叶的生物量分配;增加了活血丹叶气孔导度,降低了气孔指数;叶海绵组织受克隆整合影响较小,但栅栏组织及栅海比（栅栏组织/海绵组织）表现为非整合分株高于整合分株。本研究表明,克隆整合可增加活血丹胁迫分株对根、叶的投资,并以更佳的叶气孔、组织适应策略提高其在喀斯特生境中的生存与适应。     

Effects of clonal integration on allelopathy of invasive plant Wedelia trilobata under heterogeneous light conditions

异质光照条件下克隆整合对入侵植物南美蟛蜞菊化感作用的影响 植物入侵已成为全球生态系统最严重的威胁之一。当具有克隆生长能力的入侵植物入侵或定殖到新的生境时,它们相互连接的分株可能受到异质光照的影响。在异质光照条件下,克隆整合对入侵植物化感作用的影响尚不清楚。为研究异质光照条件下克隆整合对入侵植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata) 化感作用的影响,采用两个连续分株的克隆片段进行了盆栽试验。较老的分株暴露在全光下,而年轻的分株则受到20%的全光照。同时,每个克隆片段的年轻分株与目标植株(一个番茄苗)在盆栽中相邻生长。南美蟛蜞菊的两个连续分株之间的匍匐茎设置切断和不切断两种处理。另外,两株番茄幼苗 (一株作为目标植株)在盆栽中相邻生长作为对照。研究结果表明,当与目标植物相邻生长的南美蟛蜞菊分株之间的匍匐茎保持完整时,目标植株的生物量积累、叶片叶绿素和氮含量、叶绿素荧光参数和净光合速率及其根长和活性相较于匍匐茎切断处理显著降低。异质光照条件下连续两个分株之间碳水化合物的运输或共享可以增强20%全光处理下年轻分株的化感作用。克隆整合在异质光照条件下对具有克隆生长能力的入侵植物的入侵或定殖具有重要意义。     

空心莲子草性可塑性影响下的克隆整合

植物的生活史由其有性生殖构件和营养体构件相互作用共同完成,克隆整合作为克隆植物的重要特征,其与有性生殖特征的相互作用关系却所知很少。该研究通过同质园种植实验,分析了空心莲子草的分株表型、生理、性别等与克隆整合的关系。结果表明:(1)克隆整合以及分株间是否连接对空心莲子草的表型特征、气体交换等生理性状和性别特征均有显著影响。(2)克隆整合显著缩小了雌雄同花和雄蕊心皮化两种性别植株间表型特征的差距,后代的性别特征与营养体表型特征显著相关。(3)在贫瘠的沙土基质中克隆整合明显增加了空心莲子草的营养体生长特征和气体交换等光合生理指标,但这种增加在富含有机质的塘泥基质中不明显。(4)居于不同土壤基质分株间的联系会减少分株表型特征和气体交换对生长环境的响应,并保持母体性别特征不受环境的影响,但单独居于沙土或塘泥单一土壤基质的分株性别特征却因受到环境影响而改变。因此,克隆整合有利于空心莲子草性别特征的稳定。     

克隆整合对异质性盐分胁迫下积雪草生长的影响

以匍匐茎草本克隆植物积雪草(Centella asiatica)为材料进行盆栽试验,研究了克隆整合特性对异质性盐分胁迫条件下植物生长的影响。试验中将远端分株(较幼分株)分别处于盐分胁迫或正常土壤条件下,切断或保持其与近端分株(较老分株)间的匍匐茎连接。结果表明：盐分胁迫下,克隆整合提高了受胁迫远端分株和整个克隆片断的叶面积和生物量等生长指标;与未遭受盐分胁迫处理相比,匍匐茎连接处理导致远端分株的根冠比显著降低。克隆整合还减轻了盐分胁迫对分株的叶绿素含量和光化学效率的影响,但盐分胁迫下,匍匐茎连接处理远端分株的净光合速率与匍匐茎切断处理远端分株并无显著差异,连接受胁迫的远端分株并没有引起近端分株生物量的明显损耗以及光合速率的补偿性提高。总之,克隆整合促进了积雪草遭受盐分胁迫的分株和整个克隆片段的生长,这对于丰富和发展异质性环境胁迫下克隆植物的生态适应对策具有重要意义。     

田间增加UV-B辐射对玉米光合生理的影响

自然条件下,分别增加0(CK组)、0.01(R1组)和0.015 J.m-2.s-1(R2组)3种强度的UV-B辐射处理玉米(Zea maysL.),对重庆地区C4植物玉米整个生长期内光合作用的影响进行研究。结果表明,增强UV-B辐射导致玉米幼苗叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素)、Hill反应活力、气孔导度、光合速率下降,且随UV-B辐射强度的增加,玉米幼苗光合作用所受抑制增强,而玉米成株所受影响不大。     

克隆植物对异质生境的适应对策研究进展

生境异质性是自然生态系统的基本特征,植物生长的必需资源和环境胁迫因子均存在着复杂的时间和空间异质性。克隆植物是指在自然条件下具有克隆特性的植物,即可通过与母株相连的芽、根茎、分蘖或枝条等繁殖体产生无性繁殖的植物,这些繁殖体一旦定居便可成为潜在的独立个体。克隆植物具有独特的生境适应策略(如形态可塑性、克隆整合、克隆分工、觅食行为、风险分摊等),面对异质性的生境条件,它可以通过调整自身的生理和形态结构来适应异质生境。目前,对于克隆植物在异质生境适应行为的研究已有很多报道,然而系统性的归纳和总结尚有欠缺。综述了克隆植物在不同资源异质生境(光照、养分、水分)和不同胁迫生境(盐碱胁迫、风沙胁迫、重金属胁迫)下独特的适应对策。最后,针对克隆植物对异质生境的适应对策,进行了总结并对未来的重点研究方向提出建议：(1)时间异质性尺度上的考量;(2)异质性生境中生物因子的调控作用;(3)克隆植物入侵机制;(4)克隆植物在生态修复中的应用潜力。     

麻花艽叶片光合色素含量及厚度对UV-B辐射的响应

以中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站自然生长的麻花艽(Gentiana straminea Maxim.)为材料,进行了不同月份和草盛期不同天数的短期增补和过滤UV-B辐射试验,比较分析叶片光合色素含量和叶片厚度等的变化.结果表明:(1)生长季内麻花艽叶片叶绿素a+b含量呈波动变化的趋势,7月份含量均较高;草盛期不同天数处理时,UV-B辐射对麻花艽叶片叶绿素a+b含量的影响不大.(2)生长季内麻花艽叶片类胡萝卜素含量也是7月份较高,短期增补UV-B辐射有降低其含量的趋势.(3)增加UV-B辐射能够降低Chl a/b值;自然UV-B辐射下Car/Chl比值能维持一个较高水平,是对强辐射的适应.(4)随处理时间延长,麻花艽叶片厚度有降低趋势,其叶缘出现一些发黄、变黑、变透明等受害症状,叶片能通过增加叶片厚度来适应增强的UV-B辐射.可见,生长于高海拔地区的植物麻花艽虽然对UV-B辐射表现出诸多的生理适应特性,但依然不可避免地受到其损伤.     

养分异质条件下结缕草克隆分株生长及光合作用的生理整合

通过对连接和断开的分株进行不同养分处理,研究养分异质条件下结缕草克隆分株生长及光合作用的变化.结果表明:在养分异质条件下,处于中、高养分水平的母株可以提高与其相连子株的叶长、叶宽、根质量、叶质量、光合速率、气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率,高养分条件下分别提高16.0%、8.3%、24.4%、58.1%、30.3%、54.0%、9.2%和21.9%,降低根冠比和胞间CO2浓度,在高养分下分别降低21.6%和31.5%;处于中、高养分水平的子株对与其相连母株的生长及光合特性没有显著影响.在养分异质条件下,结缕草母株对子株存在生理整合,养分梯度越大,整合强度越强.结缕草克隆子株可以从母株获益,但母株不能从子株获益,子株是生理整合单向获益者.     

异质光环境下克隆整合对白夹竹光合氮分配格局的影响

采用盆栽试验,以单轴散生型竹类植物——白夹竹(Phyllostachys bissetii)克隆片段为对象,使近端分株处于自然光照环境,远端分株处于遮荫环境中,对根状茎作切断或不切断处理,研究克隆整合对远端分株和近端分株光合氮分配格局的影响。结果表明:(1)根状茎保持连接的远端分株较根状茎切断的远端分株具有更高的最大净光合速率、叶片氮含量、光合色素含量、叶片光合氮分配系数。(2)相对根状茎切断处理,根状茎保持连接的远端分株将更多的氮分配到光合系统的羧化系统、生物力能学组分,而分配至捕光系统组分的比例较小。(3)比较处于自然光照条件的近端分株,比叶重、叶片氮含量等并没有因根状茎切断与否表现出显著性差异,根状茎连接的近端分株部分指标甚至高于根状茎切断的近端分株。研究认为,克隆整合作用影响处于遮荫环境的白夹竹远端分株的光合氮分配格局,使得处于遮荫生境中的克隆分株依旧维持较高的光合能力,保证了处于逆境条件下克隆分株的生存与生长。     

增强UV-B辐射和氮素互作对植物生长代谢影响的研究进展

不同氮源条件下,UV-B辐射增强能改变植株对氮的吸收利用以及植株叶片的碳氢比和碳氮比,增加氨基酸的生物合成.缺氮条件下, UV-B辐射增强使植物叶片中SOD、POD活性增强,MDA含量增加;氮素过量时,UV-B辐射增强会降低植物对UV-B辐射的耐性.UV-B辐射增强和氮缺乏相互作用会降低叶片的光合速率、叶绿素含量、可溶性糖及淀粉含量,从而抑制植物的生长,降低生物量.该文对近年来国内外有关UV-B辐射增强与氮素相互作用对植物抗氧化系统、氮代谢、光合作用、生物量和形态结构的影响进行综述.     

分株比例对异质光环境下美丽箬竹克隆系统光合生理的影响

分株数量或生物量比例差异会明显影响克隆系统对资源异质性环境的生态适应性, 地下茎木质化、连接稳固的竹类植物在生长过程中相连克隆分株通常会生活在异质光环境中, 但其叶片光合生理特性对异质光环境的响应及其分株比例效应则未见报道。该研究以地下茎相连的美丽箬竹(Indocalamus decorus)克隆系统为实验材料, 设置2个遮光率(分别为50% ± 5%和75% ± 5%)和3个分株比例(遮光与未遮光分株比例分别为1:3、2:2、3:1)处理, 分株数量为4株。分别测定了遮光处理后30、90、150天遮光和未遮光分株叶片光响应特征、气体交换参数、光合色素含量, 分析了异质光环境下美丽箬竹光合生理的变化规律。结果显示: 分株比例对美丽箬竹光合生理有显著影响, 且其与遮光、处理时间交互作用显著。美丽箬竹克隆系统遮光分株比例越大, 即遮光相对分株数量越多, 其表观量子效率(AQE)、光饱和点、最大净光合速率(P_{n max})、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率越大, 光补偿点、暗呼吸速率越小, 其光合效率越高, 光能利用能力越强, 而与之相连的未遮光分株则相反; 随遮光分株比例的增大, 遮光分株叶片叶绿素a、叶绿素b含量呈先升高而后下降的变化趋势, 类胡萝卜素(Car)含量则持续下降, 而与之相连的未遮光分株叶片光合色素含量则呈下降趋势; 遮光率提高, 相同分株比例美丽箬竹克隆系统遮光分株叶片AQE、P_{n max}、P_n、G_s、胞间CO₂浓度(C_i)和光合色素含量总体升高, 而与之相连的未遮光分株叶片P_{n max}、C_i以及Car含量则总体下降。研究结果表明异质光环境下, 遮光分株光合效率和弱光利用能力明显增强, 而未遮光分株则相反, 克隆系统内分株间发生了明显的克隆分工, 且2:2、3:1分株比例克隆系统较1:3分株比例对异质光环境具有更好的适应能力。美丽箬竹克隆系统可通过差异性调节分株光合生理特性和光合色素含量, 提高遮光分株光能利用和光合效率来适应异质光环境, 以提高克隆系统的适合度。     

UV-B辐射胁迫对杨桐幼苗生长及光合生理的影响

通过对UV-B辐射胁迫下亚热带典型木本杨桐幼苗的生长及光合生理的研究,探讨植物对于UV-B辐射胁迫的生理响应及适应性机理,进而揭示UV-B辐射变化对亚热带森林树种的影响.实验设置UV-B辐射滤光组、自然光对照组以及辐射增强组,选择亚热带典型树种杨桐(Cleyera japonica Thunb.)幼苗为实验材料.研究结果表明:(1)增强UV-B辐射会降低杨桐幼苗的叶绿素含量,而降低辐射则会显著促进叶绿素的增加,且这种胁迫在时间上具有积累性.(2)增强或降低辐射强度都会抑制杨桐地径的生长,增强辐射会产生更显著的抑制;降低辐射强度会对杨桐幼苗的株高生长产生促进作用,反之,则会抑制其生长.3个测定期数据综合分析显示随着处理时间的加长,这种胁迫作用有减小的趋势.(3)对光响应曲线的分析表明相对于自然光条件下的UV-B辐射,降低其强度对杨桐幼苗光合作用有显著的促进作用,反之则会抑制,不过抑制作用并不显著;对于光合特征参数的分析表明增强或降低UV-B辐射会显著降低杨桐幼苗的光饱和点(LSP)和光补偿点(LcP),而对最大净光合速率(Amax)、表观光合量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)影响均不显著,表明辐射胁迫对杨桐幼苗利用光能的效率影响不大,从而也并未对杨桐的光合作用产生显著性的伤害,但是由于森林树种的多年生特性,这种影响将是积累性的或延迟的,UV-B所造成的光合作用或光能利用率的微小变化都可能会积累成长期影响.因此,对森林树种进行长期研究是必要的.     

异质光照环境下克隆整合对南美蟛蜞菊和蟛蜞菊种间关系的影响

很多入侵植物具有克隆性,克隆整合对入侵克隆植物生长和繁殖具有重要的贡献。自然界中,植物生长和繁殖所需的各种资源如光照、水分和矿质养分等在空间上分布通常是异质的,但关于异质环境下克隆整合对入侵植物和本土同属植物种间关系影响的研究相对缺乏。通过温室控制实验,将入侵植物南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)和同属本土植物蟛蜞菊(W.chinensis)的分株对单独种植或者混合种植在异质性光照条件下,同时通过保持或者切断分株之间的连接来控制克隆整合效应的有无,研究异质光照环境下克隆整合对南美蟛蜞菊和蟛蜞菊种间关系的影响。克隆整合对南美蟛蜞菊和蟛蜞菊的生长和繁殖都有促进作用,且南美蟛蜞菊比蟛蜞菊从克隆整合中获益更多。与单独种植相比,两者混种对南美蟛蜞菊的叶生物量有显著影响,而对本地种蟛蜞菊的根生物量有显著影响。克隆整合和种间关系对南美蟛蜞菊的总生物量和叶生物量产生了显著的交互作用,而对蟛蜞菊各指标无显著影响。克隆整合状态显著影响了南美蟛蜞菊和蟛蜞菊的种间关系。这些结果表明,异质环境下克隆整合可以改变入侵植物南美蟛蜞菊和本土植物蟛蜞菊的生长性状及种间关系。     

滤减UV-B辐射对烟叶可溶性蛋白、光合色素和类黄酮的影响

在云南玉溪烟区种植烤烟海拔最高(1806.0m)的通海县,通过盆栽烤烟K326试验,研究了在滤减自然的太阳UV-B辐射强度25%、50%和65%条件下,UV-B辐射对烟叶发育过程中可溶性蛋白、光合色素和类黄酮的影响。结果表明:随叶龄增加,可溶性蛋白含量下降,光合色素降解,类黄酮在老叶中积累,蛋白质在生理成熟期对UV-B辐射最敏感。与对照相比,减弱UV-B辐射处理降低了烟叶类黄酮和可溶性蛋白含量,但光合色素含量上升;较低的UV-B辐射降低了叶绿素的降解速度。结果从一侧面说明UV-B辐射对烟叶蛋白质的合成是有益的,类黄酮和叶绿素的变化是对UV-B辐射变化的适应性反应,类黄酮与蛋白质之间可能存在一定的偶联关系。     

滤减UV B辐射对烟叶可溶性蛋白、〖HJ*3〗〖HJ*2〗光合色素和类黄酮的影响

在云南玉溪烟区种植烤烟海拔最高(1806.0m)的通海县,通过盆栽烤烟K326试验,研究了在滤减自然的太阳UV-B辐射强度25%、50%和65%条件下,UV-B辐射对烟叶发育过程中可溶性蛋白、光合色素和类黄酮的影响。结果表明:随叶龄增加,可溶性蛋白含量下降,光合色素降解,类黄酮在老叶中积累,蛋白质在生理成熟期对UV-B辐射最敏感。与对照相比,减弱UV-B辐射处理降低了烟叶类黄酮和可溶性蛋白含量,但光合色素含量上升;较低的UV-B辐射降低了叶绿素的降解速度。结果从一侧面说明UV-B辐射对烟叶蛋白质的合成是有益的,类黄酮和叶绿素的变化是对UV-B辐射变化的适应性反应,类黄酮与蛋白质之间可能存在一定的偶联关系。