异质性光对野牛草叶片解剖结构的影响

自然界中植物生长所需资源通常呈异质性分布, 具有发达匍匐茎的野牛草(Buchloe dactyloides)在蔓延过程中相连克隆分株常生活在异质性的光环境中。有研究证明, 在异质性光条件下, 植株幼叶的叶片解剖结构受成熟叶所处光照条件的影响, 而异质性光条件下克隆分株的叶片形态解剖结构是否也受相连分株所处光照条件的影响则未见报道。通过设置高光(全光照)和低光(遮阴)两个水平, 对由匍匐茎相连的野牛草克隆分株施以同质和异质性光处理, 研究了异质性光对野牛草叶片解剖结构的影响。结果发现: 在异质性光环境中, 遮阴的野牛草克隆分株的主脉直径、维管束鞘细胞个数、叶片厚度以及近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度均显著降低; 同质性的低光处理对这些指标则没有显著影响。在异质性光处理下, 未遮阴姊株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度以及远轴侧的气孔大小显著增加, 而未遮阴的妹株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度、气孔密度和气孔大小、叶片厚度和维管束鞘细胞个数则会降低。同质高光处理下克隆分株近轴侧和远轴侧的气孔密度和气孔大小显著高于同质低光。野牛草克隆分株近轴侧和远轴侧叶肉细胞的厚度、气孔密度和气孔大小受相连分株所处光照条件的显著影响。该研究结果表明: 未遮阴的姊株因为与遮阴的妹株相连而显著受益, 而未遮阴的妹株则因为与遮阴的姊株相连而损耗严重; 在异质性光处理下, 遮阴分株叶片形态上缩减的可塑性生长是为减少维持其存活的消耗, 提高遮阴分株存活率的一种适应性表现。     

茶树蒸腾特性的研究

茶树蒸腾速率和气孔导度因品种、叶位不同而异．抗旱性强的品种具有低的气孔导度;鱼叶的蒸腾速率和气孔导度接近或高于真叶．茶树叶片蒸腾速率夏、秋季最高,春季次之,冬季最低．在晴天,茶树蒸腾速率和气孔导度的日变化呈单峰型,以中午前后最高;其日变化与光量子通量密度、叶温、蒸汽压亏缺等因子显著相关;光量子通量密度对蒸腾速率和气孔导度影响较明显．     

小麦叶片气孔性状与产量和抗旱性的关系

以小麦旱选10号/鲁麦14 DH群体为试材,对干旱胁迫和正常灌溉条件下花后10 d和20d旗叶中部气孔密度、气孔大小、气孔导度、光合速率、蒸腾速率与产量和抗旱系数的关系进行相关和通径分析.结果表明:在两种水分条件下,花后10 d气孔密度、气孔大小、气孔导度、光合速率、蒸腾速率与产量和抗旱系数的相关性大多不显著;但花后20 d与千粒重呈极显著正相关,与穗粒数、单株产量和抗旱系数的相关性仍大多不显著.气孔导度、光合速率和蒸腾速率是影响单株产量和抗旱系数的主要因素,不仅对单株产量和抗旱系数的直接作用较大,间接作用也较大;气孔密度与气孔大小对单株产量和抗旱系数的直接作用和间接作用均较小.在两种水分条件下,花后10 d和20 d,气孔密度与气孔长度之间,气孔长度与气孔宽度、气孔导度、光合速率和蒸腾速率之间的相关性均显著或极显著,但气孔密度、气孔长度与气孔导度、光合速率和蒸腾速率间的相关性在不同水分条件和不同生育阶段存在差异,表明水分条件、生长发育阶段对这些性状之间的相关性影响较大.通过育种手段以叶片气孔密度和气孔大小为选择目标,来改善小麦气孔导度、光合速率和蒸腾速率,进而提高产量并不总是一种有效手段.     

田间小麦叶片气孔对环境因子响应的模拟及叶片水分平衡的计算

经实测与数据分析得出田间供试小麦叶片气孔对光强、叶温、叶片水势分别作一定形式的响应,据此估算了冠层总气孔导度,进而建立了预测小麦群体蒸腾速率、冠层总气孔导度、叶温、叶片水势等的水分平衡模型。实验表明模型具有较好的预测性。供试小麦叶片一天中可溶性糖含量变化对叶片水势的影响不大。     

冬小麦群体叶片气孔导度差异性分析

对冬小麦 (Triticum aestivum L.)两个品种 3个生育期测定和分析了群体叶片的气孔导度。结果表明 ,近轴面气孔导度比远轴面的大 ,二者之比呈近似正态分布 ,最大概率出现约为 1 .5,该比值在冠层垂直方向变化不显著 ,但随季节而变 ,抽穗期最大。叶片气孔导度从冠层顶部向下迅速递减 ,递减系数约为 0 .57,且各层日变化大致平行。冠层上部气孔活跃 ,导度日变化明显 ,下部日变化不大。同一叶片的气孔导度由近轴面的叶基 ,经由其叶中、叶尖 ,翻过尖点 ,再从远轴面的叶尖经叶中向叶基递减。对近轴面叶中、叶尖气孔导度与该面平均气孔导度相关系数较大 ,而对远轴面叶中、叶基气孔导度与该面气孔导度相关系数较大 ,据此建议测定近轴面气孔导度时 ,应以叶中、叶尖部位为最佳点 ,而测定远轴面气孔导度时 ,应以叶中、叶基部位为最佳点     

高粱、紫苏叶脉密度与光合特性的关系

叶脉是植物叶片光合作用水分输送的重要结构。为阐述叶脉与光合特性之间的关系,以C4植物高粱(Sorghum bicolor)、C3植物紫苏(Perilla frutescens)为实验材料研究了叶脉密度和光合特性之间的关系。结果表明,与紫苏相比,高粱叶片叶脉密度大,导水能力强,蒸腾速率高,但气孔密度小。进一步分析表明,高粱叶片近轴侧气孔密度占总气孔的比例明显高于紫苏。叶脉密度大的高粱具有较高的净光合速率;而紫苏叶脉密度小,净光合速率也较低。由此表明,较高的叶脉密度有利于支持较高的光合速率,但研究表明叶脉密度和气孔密度可能不存在严格的协同变异关系。研究结果对理解植物光合作用适应有重要意义。     

适应不同光环境小蜡叶片气孔导度、气孔开度和气孔密度的时空变化

对生长在强光环境和弱光环境小蜡叶片的气孔参数测定发现 :气孔导度和气孔开度在 4个取样部位存在异质性分布。气孔导度和气孔开度经回归分析呈线性、指数或多项式分布。统计分析表明 :强光下的叶片气孔导度和气孔开度的相关性明显高于弱光环境叶片的数值。无论强光环境还是弱光环境下的叶片 ,在取样部位编号为1和 3,其气孔导度和气孔开度均存在显著的线性关系。弱光环境下叶片的气孔密度要远低于强光环境下的叶片。强光环境下叶片对变化环境的敏感性要大于弱光环境下的叶片 ,这可能与强光环境叶片具有较高的气孔密度有关。     

适应不同光环境小蜡叶片气孔导度、气孔开度和气孔密度的时空变化

对生长在强光环境和弱光环境小蜡叶片的气孔参数测定发现:气孔导度和气孔开度在4个取样部位存在异质性分布.气孔导度和气孔开度经回归分析呈线性、指数或多项式分布.统计分析表明:强光下的叶片气孔导度和气孔开度的相关性明显高于弱光环境叶片的数值.无论强光环境还是弱光环境下的叶片,在取样部位编号为1和3,其气孔导度和气孔开度均存在显著的线性关系.弱光环境下叶片的气孔密度要远低于强光环境下的叶片.强光环境下叶片对变化环境的敏感性要大于弱光环境下的叶片,这可能与强光环境叶片具有较高的气孔密度有关.     

长春花叶片发育过程中气孔密度和气孔指数的动态变化

对长春花叶片近轴面和远轴面上的气孔密度和气孔指数在不同发育阶段的动态变化进行了研究.结果表明:在各个发育阶段,近轴面上的气孔以叶脉两侧居多,远轴面上的气孔则在整个叶片上均匀分布.将一个枝条上的10对真叶按发育顺序界定为10个发育阶段,即从枝条的顶端到基部,分别将第10、第9、第8……第1节位的叶片定义为第1、第2、第3...     

夏季小花睡莲挺水叶光抑制加剧的机制

为理解夏季睡莲叶片挺水前后光合特性的变化,以雪白睡莲和小花睡莲为材料比较了浮水和挺水条件下两者叶温、相对含水量、气体交换和叶绿素荧光的差异以及与气孔形态的关系。结果表明,小花睡莲和雪白睡莲气孔器大小相似,但前者气孔密度明显高于后者,故小花睡莲浮水叶片的气孔导度和蒸腾速率较雪白睡莲高。小花睡莲挺水叶片的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均明显低于浮水叶片,不过这种差异在雪白睡莲中不明显。相对于雪白睡莲,小花睡莲挺水叶片午间除叶温明显升高外,叶片相对含水量下降幅度更大;遮阴可以一定程度上改善小花睡莲挺水叶的水分状况。进一步研究显示,小花睡莲挺水叶中午发生了严重光抑制,而雪白睡莲挺水叶的光抑制则较轻。因此,推测小花睡莲叶片水分平衡能力较弱,挺水叶水分失衡容易导致叶温升高和光合速率下降,最终加剧光抑制并致使叶片死亡。本研究对阐述北方夏季栽培条件下一些睡莲品种挺水叶易发生死亡的原因具有一定意义。     

多花黄精叶表皮的发育

通过光学显微镜和电子扫描显微镜,对多花黄精(P olyg ona tum cy rtonem a)不同发育时期的叶表皮细胞及其气孔器进行了研究。结果表明:(1)多花黄精叶片的上下表皮细胞的发育方式基本一致,都是表皮细胞进行伸长生长和加宽生长,且伸长生长速度大于加宽生长速度。(2)气孔器的发育方式有两种:由表皮细胞进行不均等分裂所形成的两个细胞之中较小的一个发育而来;直接由表皮细胞发育而来。(3)在叶片发育过程中,气孔器指数是由低到高;在叶片展开第1天达到最高值,随后逐渐降低并趋于稳定。     

Relating Stomatal Conductance to Leaf Functional Traits

Leaf functional traits are important because they reflect physiological functions, such as transpiration and carbon assimilation. In particular, morphological leaf traits have the potential to summarize plants strategies in terms of water use efficiency, growth pattern and nutrient use. The leaf economics spectrum (LES) is a recognized framework in functional plant ecology and reflects a gradient of increasing specific leaf area (SLA), leaf nitrogen, phosphorus and cation content, and decreasing leaf dry matter content (LDMC) and carbon nitrogen ratio (CN). The LES describes different strategies ranging from that of short-lived leaves with high photosynthetic capacity per leaf mass to long-lived leaves with low mass-based carbon assimilation rates. However, traits that are not included in the LES might provide additional information on the species'' physiology, such as those related to stomatal control. Protocols are presented for a wide range of leaf functional traits, including traits of the LES, but also traits that are independent of the LES. In particular, a new method is introduced that relates the plants’ regulatory behavior in stomatal conductance to vapor pressure deficit. The resulting parameters of stomatal regulation can then be compared to the LES and other plant functional traits. The results show that functional leaf traits of the LES were also valid predictors for the parameters of stomatal regulation. For example, leaf carbon concentration was positively related to the vapor pressure deficit (vpd) at the point of inflection and the maximum of the conductance-vpd curve. However, traits that are not included in the LES added information in explaining parameters of stomatal control: the vpd at the point of inflection of the conductance-vpd curve was lower for species with higher stomatal density and higher stomatal index. Overall, stomata and vein traits were more powerful predictors for explaining stomatal regulation than traits used in the LES.     

Cadmium-Induced Changes in Leaf Epidermes, Photosynthetic Rate and Pigment Concentrations in Cajanus Cajan

Application of different concentrations of cadmium [5, 10, 15, 25 and 50 g(CdCl₂) g^–1(soil d.m.)] markedly affected leaves of Cajanus cajan (Linn.) Huth. Due to increased Cd content in leaves, stomatal density and size on abaxial epidermis, and the size of stomatal aperture and length and density of trichomes on both leaf epidermes decreased significantly in the treated plants. Net photosynthetic rate and stomatal conductance were reduced significantly at each concentration of cadmium, whereas reduction in intercellular carbon dioxide concentration was significant at 10 g Cd onwards. The contents of chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids were relatively low during early stages of plant development under the effect of Cd. Nitrate content, nitrate reductase activity and protein content were also lower in treated plants, compared with control.     

福建蒲桃属7种植物叶表皮特征的比较

在光学显微镜和扫描电镜下,观察了产于福建的蒲桃属7种植物的叶表皮特征．结果表明：1)气孔器只分布在植物叶下表皮,多为平列型,气孔指数13．7％～24．28％;2)表皮细胞形状主要为不规则形,也有多边形,垂周壁式样近平直、浅波状或波状;3)角质膜纹饰和保卫细胞表面蜡质纹饰主要呈小穴状、平滑或鳞片状．这些特征种间差异较大,且性状稳定,可作为种间区别的重要依据．     

凤丫蕨属6种植物叶表皮特征的研究

利用光学显微镜和扫描电子显微镜对裸子蕨科(Hemionitidaceae)凤丫蕨属(Coniogramme)6种植物的叶表皮形态进行了观察和研究。结果表明：它们的叶片表面无附属物;具7种气孔器类型(极细胞型、腋下细胞型、不等细胞型、无规则四细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型和不规则型),在气孔器组成上具多型现象,气孔为下生型,不下陷,多沿叶的长轴方向排列;表皮细胞为不规则型,表皮细胞垂周壁呈浅波状或深波状。但6种凤丫蕨属植物在表皮细胞大小、气孔大小、气孔密度和气孔指数上存在一定的差异。上述研究结果为凤丫蕨属植物的系统分类及演化提供了证据。     

中国瓦韦属药用植物的叶表皮观察

利用光学显微镜对中国瓦韦属（Lepisorus）17种药用植物及邻近2属3种植物的叶表皮微形态进行了观察。结果表明,瓦韦属药用植物不同种间的叶表皮特征具有一定的共性,表现为气孔器全部分布在叶下表皮,即全为下生气孔。此外,所研究的瓦韦属植物的基本气孔器类型为极细胞型、共环极细胞型、腋下细胞型及聚腋下细胞型。瓦韦属不同药用植物在叶表皮细胞的大小、形态、垂周壁式样以及气孔器类型、气孔器大小、气孔指数等特征上存在差异,据此可以划分为4种类型。叶表皮特征研究为中国瓦韦属药用植物的分类以及合理开发利用其药用价值提供了新的依据。     

金星蕨科16种植物叶表皮特征的研究

利用光学显微镜对金星蕨科(Thelypteridaceae)8属16种植物的叶表皮形态进行了观察和研究,为金星蕨科植物的系统演化及分类提供科学依据。结果表明:(1)16种金星蕨科植物的叶片表皮细胞为不规则型,表皮细胞垂周壁大多呈深波状。(2)气孔为下生型,多呈椭圆形;共观察到6种气孔器类型(极细胞型、腋下细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型、不规则型和聚围绕细胞型),每种植物具2~5种不同类型的气孔器。(3)金星蕨科8属植物在表皮细胞大小、垂周壁形状、气孔大小和形状、气孔密度、气孔指数和气孔器类型上存在一定的属间差异。     

27种木犀属植物叶表皮微形态特征的研究

利用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了27种木犀属植物的叶表皮,测量并统计了气孔器类型、气孔大小、气孔密度、气孔指数及腺点密度等指标,以明确各种的叶表皮细胞形状及垂周壁式样、表皮角质膜、蜡质纹饰及气孔外拱盖的具体特征。结果显示:木犀属植物叶下表皮有气孔器,形状为圆形、椭圆形;气孔器类型多为不规则型,只有总状桂花和狭叶木犀为环列型;气孔器外围角质层有放射状、条状、环状、颗粒状等多种类型;叶表皮细胞形状有无规则形和多边形2种;下表皮腺点的数目远远大于上表皮。研究表明,木犀属植物气孔器和叶表皮细胞特征在种之间差异比较明显,可以作为种间鉴定的重要依据,具有重要的分类学意义。     

15种蹄盖蕨科植物叶表皮形态特征的研究

利用光学显微镜对蹄盖蕨科15种植物的叶表皮形态特征进行观察和研究。结果表明:蹄盖蕨科15种植物的上、下表皮细胞均为无规则型,垂周壁为凹凸状或深波状;上表皮细胞长宽比在1.0~3.2之间,下表皮细胞长宽比在1.0~2.6之间;在这15种植物中共观察到6种气孔器类型,即极细胞型、腋下细胞型、聚合极细胞型、聚腋下细胞型、无规则四细胞型和无规则型,每种植物具有3~4种气孔器类型,气孔均为下生型,多呈椭圆形。气孔的长宽比在1.3~2.1之间;气孔密度在32~90个/mm2之间;气孔指数为17.7%~40.9%。依据上述叶表皮形态特征将15种蹄盖蕨科植物分为3类,即双盖蕨类、蹄盖蕨类和对囊蕨类。该研究在一定程度上支持Christenhusz分类系统对蹄盖蕨科的划分,为蹄盖蕨科植物的系统分类及演化研究提供基础资料。     

叶片内水传输的模拟

根据水在介质中的流动规律和能量守恒原理,在植物叶片内建立了一个稳态的水传输模型。该模型考虑了气孔复合体内外、共质体与质外体、原生质与细胞壁在水传输上的不同,应用计算机详细地分析和计算了叶内(特别是气孔复合体内)水的传输,得到水势在叶片内近似分布的关系式。应用这些关系式对叶内的水势和水势差作了估计,并对不同解剖特征叶片内的水势差作了比较。