气生植物的生物学特性及研究展望

气生植物是指不需要土壤,生长所需的水分和营养可以全部来自空气的植物。它既不同于附生植物．也不同于具有气生根的植物。主要包括地衣、苔藓、蕨、凤梨科和兰科植物中的某些附生类群。它们没有根或者根不发达,仅起固定植株的作用。因为气生植物直接从空气中吸收水分和养分,但空气中的水分和养分毕竞是有限的,所以这些植物一般都具有很强的利用水分及养分的能力,很多植物已经成为有效地检测环境变化的“指示生物”和去除环境污染的修复植物。另外,因为这些植物具有忍受恶劣环境条件的生理基础,还可能成为适应空间环境的先锋植物,在空间植物学研究中将具有特殊的意义。     

单半乳糖甘油二脂缺失对烟草光合特性的影响

以单半乳糖甘油二脂(MGDG)相对含量比野生烟草显著降低的突变体(M18)及野生型烟草为材料,通过对转基因烟草叶绿体类囊体膜的低温荧光、放氧活性以及叶片的叶绿素荧光分析,研究MGDG部分缺失对烟草叶片光合特性的影响。结果表明,在低温下(77K)MGDG部分缺失并不影响烟草叶绿素荧光发射峰(F683和F730)的位置,但使光系统Ⅱ(PSⅡ)及光系统Ⅰ(PSⅠ)的荧光发射峰的强度减弱,F683/F730比值降低,直接影响激发能在PSⅡ和PSⅠ之间的均衡分配,使叶绿素a和叶绿素b之间的能量传递受阻,降低光能转化效率;MGDG部分缺失使PSⅡ放氧活性下降了72.9%;转基因烟草叶绿素荧光参数中最大光化学效率(Fv/Fm)、暗适应最大荧光(Fm)、实际光化学效率(Yield)、光化学猝灭系数(qP)比野生型烟草分别降低了7%、49%、32%和18%,并以Fm降幅最大。研究证明,MGDG在维持植物叶绿体类囊体膜的功能,特别是PSⅡ的功能方面起着重要的作用。     

湖北省九宫山藓类植物垂直分布的初步研究

在采集和初步鉴定标本的基础上,对湖北省九宫山藓类植物的垂直分布规律进行了初步的分析和研究。结果表明,九宫山藓类植物共32科,98属,265种,其垂直分布明显分带;500m以下的地段土生种类占优势;500-850m地段,土生,石生,树生均较丰富。尤以树生为明显;850-1300m垂直带,石生群落较发达;1300m以上多为土生。类型多为高丛集型。     

两种常见绿化树种对大气颗粒物的滞留与再悬浮

植物叶片对大气颗粒物的作用机制可分为吸附、再悬浮、雨水淋洗、吸收等过程,但却少有研究探讨大气颗粒物沉降于叶片表面后的再悬浮过程,并对叶片表面吸附的颗粒物含量与叶片内部元素含量之间的相关性进行探讨.本研究选择二球悬铃木和广玉兰两种常见绿化树种,分析其叶表大气颗粒物和叶内元素成分与含量及再悬浮比例.结果表明: 二球悬铃木叶片的单位面积滞尘量(4.98 g·m^-2)明显高于广玉兰(2.65 g·m^-2),这可能与二球悬铃木叶片上下表面均粗糙、有绒毛有关.电感耦合等离子体发射光谱(ICP)分析表明,15种不同的元素均可在二球悬铃木和广玉兰叶表和叶内监测出来,在整体上两树种叶表与叶内元素含量间存在明显的相关性.但仅有Cr、Fe、V等 3种元素在二球悬铃木叶表与叶内间存在显著的相关性,而广玉兰中仅有K、Mn、Si、Ti和Zn 等5种元素没有显著的相关性,说明两树种叶片对不同元素的吸收具有较强的选择性.再悬浮分析表明,无论是随着风速的增加还是随着风力作用时间的延长,大气颗粒物的再悬浮比例均随之显著增加.在研究植物对大气颗粒物滞留效果时,必须考虑到颗粒物的再悬浮,才能准确评估植被与大气颗粒物的沉降关系.     

植物叶表附属物对大气颗粒物滞留及再悬浮的影响研究:以空气凤梨为例

植物叶表附属物是与大气颗粒物最先接触的结构,但现在少有研究表明这些特殊结构是如何影响大气颗粒物的滞留的。因此,本研究以具有典型叶表面附属物-鳞片的植物-空气凤梨维路提拉为实验对象,通过人工去除鳞片,比较鳞片的有无对其叶片滞尘量的影响,并比较了不同时间、不同风力强度条件下其叶片表面所滞留的大气颗粒物再悬浮的比例。结果表明,未去除叶表鳞片的维路提拉的最大滞尘量（23.24±0.11 g·m^-2）和自然滞尘量（10.22±0.92 g·m^-2）均显著高于去除鳞片的植株（P<0.05）。大气颗粒物沉降到叶片表面后,在风力作用下,去除鳞片的空气凤梨植株上超过99.0%的粉尘会被吹起,而未去除鳞片的空气凤梨植株上这一比例仅有28.1%。而且,鳞片去除的越多,大气颗粒物的再悬浮比例越大。以上结果表明维路提拉叶表鳞片对大气颗粒物的作用不仅体现在总滞尘量上,而且体现在大气颗粒物的再悬浮过程中,它会有效降低沉降于叶表面颗粒物的再悬浮,起着促进颗粒物滞留的作用。     

杓兰属植物的开花和结实动态

作为被子植物中最进化的类群,兰科植物的开花和结实动态对制定其保护策略具有重要意义。利用20032007年的数据,对分布于四川黄龙寺自然保护区的5种杓兰的种群开花和结实动态进行了分析。结果表明所研究的所有杓兰种类均是自交亲和物种,但在自然条件下都必须依赖传粉媒介才能成功结实。尽管不同种类的杓兰植物具有不同的开花时间,但统计分析表明杓兰属植物的开花早晚与其结实率之间相关性并不显著,这可能因为不同的杓兰具有不同的传粉系统而导致的。而杓兰属植物的花期长短与结实率之间却呈显著的负相关,这可能是与杓兰属植物具有典型的欺骗性传粉系统相关的。另外,除绿花杓兰外,其他4种杓兰2003年的结实率明显高于20042007年间的结实率。而2003年一个突出的事件即是发生了SARS导致游客人数显著减少,暗示了人为活动对杓兰属植物成功结实具有比较大的影响。     

AtAAPT1基因RNAi的植物表达载体的构建

以拟南芥中氨基乙醇磷酸转移酶基因AAPT1作为RNA i的靶向序列,采用RT-PCR的方法获得目的DNA片段。然后以pBS-T-AAPT1载体为基础,构建了由35 s启动子调控的AAPT1基因RNA i的植物表达载体pART27-AAPT1(1,2),并通过电击法将重组质粒导入根癌农杆菌C58中。AtAAPT1基因RNA i的植物表达载体的构建对于研究AAPT1基因的功能和应用具有重要的理论价值。     

贝可利空气凤梨对铅的积累特征研究

以贝可利空气凤梨为材料,用不同浓度的硝酸铅溶液(0～100 mg/L)对其进行胁迫处理,探讨空气凤梨对重金属污染物铅的吸收积累特征.结果发现,胁迫处理15d后,所有贝可利空气凤梨植株都没有明显的死亡症状;随着铅浓度的提高,贝可利空气凤梨植株中的铅含量随之显著增加.扫描电镜结合能谱分析表明,不论何种铅浓度处理植物体,贝可利空气凤梨叶表鳞片中的3类细胞上都可检测到铅元素的存在;但3类细胞在富集铅时所起的作用不同,并以最内部的碟状细胞中铅的含量最高.结果表明,贝可利空气凤梨对铅胁迫具有很强的耐性,并且可对铅进行有效的积累,是一种合适的指示铅污染的植物;其叶表鳞片则可能是铅等重金属元素的主要富集结构,而且铅在从外部细胞进入内部细胞的迁移过程中存在主动运输的成分.     

气生凤梨叶片结构研究

我们以地生凤梨(Guzmnania‘Denise’)作为对照,利用扫描电镜技术、石蜡切片技术对3种气生凤梨(Til-landsia stricta‘Hard leaf’、T.stricta‘Cotton candy’与T.filifolia)的叶片表面和内部结构进行了研究。结果表明所有凤梨叶片表面均分布着葵花状的鳞片,鳞片由碟状细胞、环状细胞和翼状细胞3类细胞构成,最内部的碟状细胞通过柄状细胞与叶片内部的叶肉细胞相连。气生凤梨叶片表面鳞片白色、蜡质、密度很大,但气孔很少或不可见,暗示鳞片除吸收水分和养分外,还可能具有减少光呼吸、排水及反射阳光等功能。另外,不同的气生凤梨之间叶片表面鳞片的形态、大小和密度也不同,反映了它们对其不同起源地及现生存环境的适应。