外源脱落酸对低温胁迫下圆柏属植物幼苗生理特性的影响

以3 a生圆柏和祁连圆柏幼苗为材料, 采用不同浓度脱落酸(ABA)预处理两种圆柏属幼苗, 测定-4℃低温胁迫处理第9 d叶片相对含水量(RWC)、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、脯氨酸(Pro)和类胡萝卜素(Car)含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸氧化酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性, 分析外源ABA对低温胁迫下圆柏属植物叶片膜脂过氧化和渗透调节物质的影响, 为培育较多品种的抗冷冻常绿植物提供理论依据. 结果表明: 低温胁迫下, 一定浓度的ABA预处理能有效保护幼苗叶片膜系统的稳定性、增加渗透调节物质含量和提高抗氧化酶活性, 其中30 mg·L^-1ABA预处理对提高圆柏抗寒性效果最好, 40 mg·L^-1ABA预处理对提高祁连圆柏抗寒性效果最好, 且在外源ABA预处理下, 祁连圆柏的抗寒性比圆柏的强. 因此, 施用适合浓度的ABA在提高圆柏属植物抗寒性方面具有较好的应用价值.     

两种圆柏属常绿植物叶片稳定碳同位素的季节变化及其指示意义

连续2a测定了祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(Sabina chinensis)叶片δ13C值及叶片相对含水量、脯氨酸和硅(Si)含量的季节性变化,研究了叶δ13C值与环境因素之间的相关性(月总降雨量、月平均气温、月平均土温、月总日照时间、相对湿度、大气压、蒸汽压、风速以及潜在蒸发量).结果表明:叶片δ13C值与大气压成负相关,而与气温、降雨量、蒸汽压、潜在蒸发量、日照时间、风速及土温成正相关;13C值与相对湿度之间无显著关系,说明圆柏属植物叶13C值可以作为这些气象因素有效的指示指标.同时,叶片13C值与脯氨酸和Si含量负相关,与叶片含水量和MDA正相关,并且相对圆柏来说,祁连圆柏有更高的13C值、脯氨酸含量和Si含量,较低的叶片含水量和MDA含量,说明叶片13C值在一定程度上可以作为指证环境胁迫的抗逆指标.     

青海柴达木盆地林线附近祁连圆柏叶片功能性状的变化特征

林线作为高山系统中郁闭林与无林高山植被带间特殊的生态过渡带, 对全球气候变化极为敏感. 柴达木盆地林线附近的祁连圆柏作为青藏高原东北部高山生态系统中海拔分布最高的单一优势树种, 是研究林线植物响应气候变化的理想材料. 为明确祁连圆柏重要叶片功能性状对林线附近环境变化的响应模式, 分别测定了东、西两个坡向上林线附近(郁闭林、林线和树线)祁连圆柏的叶片干物质含量(LDMC)、单位面积的叶片重量(LMA)、叶片碳稳定同位素(δ¹³C)、叶片单位重量的碳氮含量(C_mass, N_mass)、碳氮比(C/N)、叶片自由水含量(FW)和叶片自由水与束缚水比(FW/BW). 结果显示:LMA、δ¹³C和C_mass在林线附近无显著变化, 但林线和树线的N_mass、FW及FW/BW显著高于郁闭林, 而LDMC和C/N则相反; 在不同坡向上, 西坡LMA显著高于东坡. 此外, FW与LDMC、N_mass显著正相关, 而FW与FW/BW、LMA与C_mass以及N_mass与C/N显著负相关. 以上结果表明, 祁连圆柏作为我国西北高山生态系统中耐旱、耐寒的树种在林线附近并未受到明显的水分胁迫, 其可能主要通过提高叶片自由水含量、光合能力、含氮渗透调节物含量等策略来适应林线附近的恶劣生境, 以保证自身的正常生长发育.     

祁连圆柏和青海云杉幼苗生理生态特征对土壤干旱胁迫的响应

以青藏高原东北部亚高山生态系统中的两种不同生境优势树种祁连圆柏和青海云杉3 a生实生苗为研究对象, 研究了它们的幼苗在适宜水分(田间持水量的80%)、轻度干旱(60%)、中度干旱(40%)、重度干旱(20%)生理生态特征差异. 结果表明: 随着干旱胁迫的加剧, 青海云杉和祁连圆柏的叶片相对含水量(RWC)、光合速率(P_n)、气孔导度 (G_s)、蒸腾速率(E) 逐渐下降, 叶片碳稳定同位素含量 (δ¹³C)、氮素利用效率(NUE)、瞬时水分利用效率(WUE_i)、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐增加, 但根冠比(R:S)响应不一致, 青海云杉响应逐渐降低, 而祁连圆柏响应逐渐升高. 二者对干旱胁迫的响应有显著差异, 青海云杉在所测定的生理生态指标中受干旱胁迫影响更大, 说明青海云杉对干旱胁迫更为敏感, 而祁连圆柏具有更强的耐旱性.     

青藏高原不同生境中祁连圆柏叶片δ13C变化及其与环境和树高的关系

以分布于青藏高原东北缘的优势乔木祁连圆柏为研究对象,分析了叶片δ¹³C值变化及其与树高、土壤含水量、降雨量和叶片碳氮含量的关系.研究结果表明:研究区祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化范围为-28.58‰~-23.95‰,平均值为-25.66‰,变化幅度为4.63‰,而同一生境不同个体之间的变化幅度为2.69‰和2.93‰,说明祁连圆柏叶片δ¹³C值的变化是植物自身遗传特性与环境因子共同作用的结果.叶片δ¹³C值与树高呈明显的负相关关系(p<0.01),并且这种关系不随采样位点的不同而改变;与叶片C和N含量不相关,而与土壤含水量和年平均降水量显著负相关(p<0.001).     

NO在两种圆柏属植物叶片抗冻过程中的信号功能研究

通过测定自然降温过程中抗氧化系统、膜脂过氧化、NO释放量、NO合成酶(NOS)和硝酸还原酶(NR)活性的季节变化,研究植物内源NO在圆柏属植物祁连圆柏(Sabina przewalskii)和圆柏(Sabina chinensis)叶抗冻过程中的信号功能.结果表明:随温度降低,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸氧化酶(APX)活性和谷胱甘肽(GSH)、脯氨酸(Pro)、类胡罗卜素(Car)含量增加并在冬季达最大值,NO释放率、NOS和NR活性以及丙二醛(MDA)含量也显著增加并在9月和2月出现两峰值;两树种叶中的抗氧化酶活性和抗氧化剂含量都与平均温度和MDA含量负相关,而且NO的产生总是发生在抗氧化酶活性和抗氧化剂含量增加之前,表明抗氧化系统在清除氧自由基抑制膜脂过氧化提高抗冻性方面具有重要作用,NO作为信号分子可能激活了抗氧化系统诱导植物抗冻性.在抗冻过程中,祁连圆柏叶的NO释放率、NOS和NR活性、抗氧化酶活性以及抗氧化剂含量都高于圆柏,表明祁连圆柏具有较强的适应性策略.     

高山冰缘植物粗脂肪、可溶性糖和类黄酮的含量变异与环境适应关系的研究

以乌鲁木齐河源区3个植被垂直分布带的22种主要冰缘植物花期叶片为实验材料,分析了叶片的粗脂肪、可溶性糖和类黄酮的含量.研究结果表明:同一植被带有些植物之间的这3种生理抗性物质含量接近,有些植物的含量却存在显著差异,与植物自身的遗传特性和采取的生态对策有关.从样品平均含量值的统计分析看,高山流石堆植被的粗脂肪、可溶性糖和类黄酮含量高于垫状和高山草甸植被的含量,3个分布带植物的可溶性糖平均含量存在显著差异,类黄酮平均含量不存在显著差异.多数高山冰缘植物积累高含量的粗脂肪、可溶性糖和类黄酮,提高了植物的抗冻和抗紫外线辐射的能力,是植物适应冰缘环境的物质基础,这些生理抗性物质在含量上的差异说明可溶性糖是增加冰缘植物抗冻性的关键物质.     

干旱和复水对喀斯特石生穗枝赤齿藓水分及光合生理的影响

研究了石生穗枝赤齿藓对喀斯特环境变迁的水分及光合生理适应,为喀斯特石漠化生态环境的恢复与治理提供依据。选择贵州普定石漠化区域交织型石生穗枝赤齿藓（Erythrodontium julaceum (Schwaegr.) Par.）为材料,测定水分和光合生理等指标。结果表明:干旱胁迫下石生穗枝赤齿藓水势（Ψs）、自由水含量（Va）、组织总含水量和相对含水量（RWC）降低,束缚水（Vs）、水分饱和亏（WSD）和Vs/Va比值增大,复水后各水分生理指标均有不同程度的恢复。RWC与qN负相关,与Fv/Fm、Yield、ETR、qP、Pn呈正相关关系;叶绿素含量总体呈出先升后降再升高的趋势。轻度干旱胁迫Pn逐渐下降,重度急剧下降,光合作用受到了严重的影响;随干旱胁迫进程蒸腾速率（Tr）的变化未见显著差异。复水后各荧光参数在轻中度胁迫下能恢复到正常水平,而重度胁迫较难恢复到对照水平。喀斯特石生穗枝赤齿藓具有适应岩溶干湿交替的水分代谢和光合生理机制,是石漠化地区植被恢复与重建过程中的先锋物种。      

不同生境下祁连圆柏叶片色素和稳定碳同位素组成的变化

测定了祁连山大火烧(相对干旱环境)和吐鲁沟(相对湿润环境)中祁连圆柏(Sabina przewal-skii)幼树和老树叶片5种色素含量以及稳定碳同位素组成和脯氨酸含量等指标.结果显示:在相对干旱的环境下,幼树和老树的叶黄素循环转换率(Z+A)/(V+A+Z)、类胡萝卜素含量、脯氨酸含量及稳定碳同位素值都较高,而PsⅡ光化学效率(Fv/Fm)及叶绿素含量都较低,且花青素和紫松果黄素含量也较低;在两种不同生境下,除Fv/Fm及叶绿素外,老树的其它指标都显著高于幼树.结果说明色素在干旱胁迫下起重要的光保护作用,其变化是祁连圆柏在长期与环境交互作用过程中形成的一种适应策略.     

祁连山青海云杉叶片δ~(13)C特征及其与生理指标关系

以祁连山青海云杉叶片为研究对象,通过测定叶片稳定碳同位素比率(δ13C)、叶片含水量(LWC)、脯氨酸含量、灰分含量、碳含量、氮含量、碳氮比、土壤含水量(SWC)等指标,探讨不同水分梯度下叶片δ13C的控制因子.结果表明,祁连山青海云杉叶片δ13C值在-28.9‰～-25.4‰之间变化,平均值为-27.3‰.沿河西走廊从东到西的干旱梯度(降水量逐渐减少),叶片δ13C表现出偏正的趋势.叶片δ13C与LWC和脯氨酸含量呈显著正相关关系,与灰分含量、SWC显著负相关.叶片δ13C值在青海云杉种内分布稳定,主要是由自身的遗传特性所决定,同时与生长环境条件也有一定的关系,其中土壤可利用水分是最主要的限制因子.叶片灰分含量是δ13C值的可选择性替代指标.