小麦进化过程中叶片气孔和光合特征演变趋势

根据小麦属内种间的进化关系选取21种小麦品种为实验材料,研究了小麦进化过程中气孔特征和光合特征的演变趋势。结果表明,无论是A,B,D染色体组还是A,G染色体组,气孔长度、宽度、周长、面积均随倍性水平的升高而呈增大趋势,而气孔指数无显著变化;A,B,D染色体组气孔密度随倍性升高呈减少趋势。二倍体小麦的Pn值最高,六倍体小麦的Fv/Fm值较高,二倍体小麦叶片叶绿素含量显著高于四倍体和六倍体小麦。不同倍性小麦的净光合速率与气孔导度间均存在极显著相关关系,表明气孔传导力是小麦光合能力的主要限制因素之一。气孔导度与单一气孔特征之间无显著相关关系。A,B,D染色体组不同倍性小麦叶片气孔密度差异显著,其大小顺序为二倍体〉四倍体〉六倍体;A,B,D染色体组不同倍体小麦叶片的气孔长度、宽度、周长、面积差异显著,顺序均为六倍体〉四倍体〉二倍体,气孔密度降低可能是A,B,D染色体组六倍体小麦光合能力降低的原因。随着倍性的升高,小麦的抵抗光抑制能力越强,因此光化学能转换效率可能不是小麦进化过程中光合能力变化的原因。A,B,D染色体组中二倍体的叶绿素含量显著大于四倍体和六倍体,而A,G染色体组中倍体间叶绿素含量差异不显著,说明叶绿素的降低可能是A,B,D染色体组六倍体光合能力降低的原因之一。     

青藏高原草地双子叶植物叶片的气孔特征研究

利用光学显微镜对青藏高原29种草地双子叶植物叶片的气孔形态与数量特征进行观察及差异显著性分析,为揭示青藏高原草地双子叶植物对高原环境的适应机制及探索气孔作为辅助分类的依据奠定理论基础。结果表明:(1)青藏高原草地双子叶植物大多数种类在叶片上、下表皮均分布有气孔,气孔随机排列,气孔器多为无规则型。(2)气孔长度(SL)较小,上、下表皮的气孔平均长度分别为26.20μm与25.56μm,且气孔密度(SD)与气孔指数(SI)相对较大。(3)不同科、属、种间叶片上、下表皮的SL、SD、SI差异均极显著。(4)叶片上、下表皮的6个气孔数量特征之间具有显著相关关系。(5)上表皮的SL、SD与不同科、属、种间显著相关,下表皮除SI与物种间相关不显著外,其他指标与科、属、种间显著相关。研究认为,青藏高原草地双子叶植物独特的气孔形态与数量特征是对高寒极端环境长期适应的结果,且气孔数量特征对植物辅助分类具有重要价值。     

13种栎属植物叶片的气孔特征及其相关性分析和分类学意义

以13种栎属(Quercus Linn.)植物〔包括产自辽宁省的槲栎组(Sect. Quercus)8种和麻栎组(Sect. Aegilops)2种以及引自北美洲的沼生栎组(Sect. Erythobalanus)2种和引自波兰的白栎组(Sect. Lepidabalanus)1种〕为试材,观察了这些种类叶片的气孔形态,并分析了气孔器和气孔的形态参数,还对各形态参数间的相关性进行了分析;在此基础上,对13种栎属植物进行了聚类分析。结果表明：栎属植物叶片的气孔仅分布于下表皮;气孔器排列属无规则型;气孔保卫细胞呈肾形,内壁加厚;气孔下陷,呈椭圆形或狭长椭圆形。供试种类的气孔和气孔器的形态参数差异明显,变异系数差异较大;气孔器的长轴长度、短轴长度和面积分别为18.24~27.46μm、14.63~23.18μm和221.56~501.70μm2,变异系数分别为7.73%~15.90%、7.10%~17.44%和14.13%~32.73%,气孔器指数为0.73~0.85;气孔的长轴长度、短轴长度、面积和密度分别为8.69~15.41μm、1.94~8.49μm、15.15~104.93μm2和462.32~984.44 mm-2,变异系数分别为12.03%~22.17%、13.65%~34.10%、27.95%~54.13%和8.10%~16.99%,气孔指数为0.22~0.57;总体上,按照多数气孔器和气孔参数从大至小的变化趋势依次排序为沼生栎组、白栎组、麻栎组、槲栎组。相关性分析结果表明：供试种类的气孔密度与气孔器和气孔的长轴及短轴长度均呈极显著(P<0.01)负相关;气孔器面积与气孔器指数和气孔指数分别呈极显著和显著(P<0.05)正相关;气孔面积与气孔器和气孔的长轴和短轴长度、气孔器指数和气孔指数呈极显著正相关,但与气孔密度呈显著负相关。聚类分析结果表明：在欧氏距离10处可将13种栎属植物分为3类,第Ⅰ类包含槲栎组的8种,第Ⅱ类包含麻栎组和白栎组的3种,第Ⅲ类包含沼生栎组的2种。研究结果显示：栎属植物叶片的气孔特征具有一定的稳定性,可作为栎属植物组间分类及亲缘关系分析的依据之一。     

麦田冠层气孔导度的分层研究

小麦灌浆期和乳熟期冠层各层叶片上、下表面的气孔导度之间呈正相关关系;冠层不同层的叶片气孔导度从早到傍晚有平行变化的趋势,数值上存在较大的差异,一般从冠层上到下递减。经分析,这主要与冠层叶片接受的光强自上而下递减有关,且这时所对应的叶片水势自冠层上到下递增的幅度大。测算结果表明,冠层气孔导度白天亦呈明显的日变化,灌浆期的值大于乳熟期的值。     

中国西北地区松科和柏科气孔器形态

现代针叶树气孔器的研究为鉴定化石气孔器奠定了基础,对第四纪植被变化和古气候的研究起着很重要的作用,是第四纪孢粉学的一个重要补充。本文运用常规的标准的孢粉分析方法,对中国西北地区常见的松科3属8种和柏科3属4种植物气孔器进行了观察分析。结果表明凭气孔器大小可以区分松科与柏科。利用气孔器大小、T型结构的形状?上部木质片与气孔器茎之间的夹角进行属的鉴别,再结合茎的长度、宽度、中间木质部的宽、T型外角度和上部木质片外缘形状等可以进行种的鉴别,并编制了一个初步的检索表。     

酪氨酸蛋白磷酸酶(PTPase)参与水杨酸调控蚕豆气孔运动的信号转导

研究酪氨酸蛋白磷酸酶(PTPase)的抑制剂氧化苯胂(PAO)、钒酸钠(NaVO3)和Zn2 对水杨酸(SA)调控蚕豆气孔运动影响的结果表明,0~1mmol·L-1 PAO、0~4mmol·L-1 NaVO3和0~4mmol·L-1Zn2 对光诱导蚕豆气孔开度变化的影响不大,但都可以抑制黑暗或SA诱导的气孔关闭,据此推测,PTPase可能参与SA诱导气孔关闭的信号转导过程。     

沙埋对两种一年生藜科植物存活及光合生理的影响

为了解沙埋对沙生植物存活的影响及其光合生理响应特征,比较不同藜科沙生植物耐沙埋能力及其光合响应,在内蒙古科尔沁沙地研究了沙米(Agriophyllum squarrosum)和大果虫实(Corispermum marocarpum)在不同沙埋深度下第5、10、15天的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、水分利用效率的变化,并于植物生长末期对存活率进行了测定。结果表明:沙米较大果虫实具有较强的耐沙埋能力,其中沙米幼苗最大耐沙埋深度超过苗高10 cm,大果虫实在埋深等于其苗高时全部死亡;随沙埋深度增加,沙米和大果虫实的存活率均显著下降,但沙米的下降幅度明显小于大果虫实;沙埋后,2种植物的气孔关闭或开放程度减小,通过降低蒸腾速率和提高水分利用效率来适应沙埋胁迫;随着沙埋胁迫的加剧,2种植物的净光合速率下降,表明沙埋胁迫对植物的光合作用破坏较大;相比于大果虫实,沙米对于沙埋胁迫有着更好的光合适应,随着胁迫的时间增加,其净光合速率有所恢复。     

水杨酸对黄瓜子叶表皮气孔开度的调节作用

以黄瓜品种中农203(Cucumis sativus L.cv.Zhongnong 203)幼苗为试材,采用SA溶液根部施用和子叶表皮浸泡两种方式,显微观测了不同外源水杨酸(Salicylic acid,SA)溶液处理对其子叶表皮气孔开度的影响,以探讨SA与气孔运动的关系.结果表明:SA子叶表皮浸泡或根部施用后,气孔运动的趋势是随着SA浓度增加而孔径逐渐变小,且SA磷酸缓冲液的作用效果与SA水溶液相似.随着处理时间的延长,气孔开度逐渐变小,且气孔开度与SA处理时间达极显著(r=-0.962**)或显著(r=-0.914*)负相关.溶液低pH值,增强了SA对气孔开度的抑制作用,且SA浓度越高作用越明显;0.1 mmol/L SA处理后,pH为8、7、6溶液的气孔开度抑制率分别为90.2%、93.8%和96.3%,即SA溶液对气孔开度的抑制率随着溶液pH降低而升高.可见,外源SA能够促进气孔关闭,其作用随着SA浓度升高、处理时间延长和溶液pH值降低而增强,相对于磷酸缓冲液,以蒸馏水作为溶剂的SA溶液促进气孔关闭的作用更大.     

H2S介导ABA诱导蚕豆气孔运动的生理机制研究

以蚕豆为实验材料,利用药理学实验和分光光度法,研究了ABA处理及ABA与H2S合成抑制剂共处理对蚕豆气孔运动的影响,以及体内H2S水平、H2S合成酶L-/D-半胱氨酸脱巯基酶(磷酸吡哆盐依赖性酶)活性变化.结果表明:(1)光下H2S的合成抑制剂羧甲氧基胺半盐酸盐(AOA)、羟氨(NH2OH)、L-/D-半胱氨酸脱巯基酶分解产物C3H3KO3+NH3均明显抑制ABA诱导的蚕豆气孔关闭;(2)外源ABA能够明显提高叶片的H2S水平及L-/D-半胱氨酸脱巯基酶活性;(3)AOA、NH2OH、C3H3KO3和NH3均可以逆转ABA所引起的H2S水平及L-/D-半胱氨酸脱巯基酶活性的升高.研究发现,ABA可通过增强L-/D-半胱氨酸脱巯基酶活性,促进L-/D-半胱氨酸分解生成H2S,进而诱导蚕豆气孔关闭.     

基于叶片尺度观测数据的气孔导度模型评价

气孔导度(g)是控制冠层与大气之间能量和水分交换的重要因素。空气湿度是控制植物叶片气孔导度的一个关键环境因子。在过去的十几年中,普遍得到应用的是Ball-Woodrow-Berry(BWB)模型和Leuning模型中气孔导度与湿度的关系。本研究使用一个诊断变量f(H),基于农田叶片水平的光合-气孔导度观测数据,对BWB模型、Leuning模型以及新发展的power-h模型和power-D模型进行了气孔导度模拟效果的比较和评价。结果表明:BWB模型描述的是g和相对湿度(hs)之间的一种线性关系,当空气较为湿润时,模拟结果存在较大的低估;Leuning模型中反映的是g与饱和水汽压差(Ds)的非线性函数,降低了模拟结果的误差,但仍然不能很好地描述g在较湿状况下的显著升高;相比之下,两个新的模型,即Ds的指数函数和(1-hs)的指数函数形式模型能提高模拟结果的精度。这个研究结果也表明基于Ds的模型模拟效果要好于基于hs的模型。