基于PEG胁迫响应的不同地理种源沙拐枣抗旱性评价

以甘肃省3个地理种源沙拐枣幼苗为试材,采用PEG模拟胁迫方法,研究不同浓度PEG胁迫处理对沙拐枣幼苗的脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)等生理指标的影响,并通过隶属函数法对3个地理种源的材料进行抗旱性综合评价。结果表明,3个地理种源幼苗各项指标在不同强度PEG胁迫处理下总体变化趋势基本一致,各处理间差异显著(P<0.05)。各指标在3个地理种源间增加幅度排序分别为Pro含量是武威>酒泉>张掖,SS含量是酒泉>张掖>武威,MDA含量是武威>张掖>酒泉,SOD是武威>张掖>酒泉,而POD活性则是酒泉>武威>张掖。对沙拐枣抗旱性分析发现,3个地理种源沙拐枣的抗旱性顺序为武威>张掖>酒泉。不同地理种源沙拐枣的耐旱机制虽存在差异,但保护酶系统调节机制是其对生态环境适应的生理反应共性。     

荒漠植物红砂叶绿素荧光参数日变化及其与环境因子的关系

在自然条件下以分布于兰州九州台（LZJ）、张掖临泽（ZYL）和武威民勤（WWM）3个地区的红砂为试材,利用PAM-2100便携式叶绿素荧光分析仪和Lcpro+便携式光合作用测定系统,在红砂生长季节对其叶绿素荧光参数及其环境因子进行测定和分析。结果表明:3个地区红砂叶片的初始荧光(Fo)、PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、实际光化学反应量子效率(ΦPSⅡ)和非光化学淬灭系数(qN)均存在明显的日变化。其中Fv/Fm和ΦPSⅡ均呈反正态分布曲线日进程,在中午13:00强光下降低至最低值;Fo和qN则呈正态分布曲线日进程,在中午13:00达到最大值。3个地区红砂的Fv/Fm虽在中午呈降低趋势,但因其值均高于0.8,所以并未发生光抑制现象。在环境因子中,光合有效辐射(PAR)、温度（Ta）以及水分条件协同作用于红砂的光化学效率。当水分条件较高时,PAR成为影响光化学效率降低的首要因子;而当水分降低时,RH成为加速光化学效率下降的主要因子。在土壤极端干旱叠加强光、高温和低湿的逆境中红砂主要采取依赖于叶黄素循环的热耗散和PSⅡ反应中心可逆失活两种保护机制来适应外界环境的变化。     

干旱和复水对东北红豆杉叶片叶绿素荧光特性和抗氧化酶活性的影响

以东北红豆杉(Taxus cuspidata)3 a生实生苗和扦插苗为实验材料,研究干旱和复水后实生苗和扦插苗的叶绿素荧光和抗氧化酶活性变化规律,为更好地培育东北红豆杉资源提供理论依据。研究结果表明,实生苗对于干旱适应性强于扦插苗。在干旱处理过程中,随着干旱条件加剧,实生苗和扦插苗初始荧光Fo和非光化学猝灭系数NPQ均表现出升高趋势,扦插苗Fo升幅较快,而实生苗NPQ升幅较大。与实生苗相比,扦插苗的PSⅡ最大量子效率（Fv /Fm）,PSⅡ实际光化学量子效率(ФPSⅡ)和光合电子传递速率(ETR)表现出较大幅度的降低,说明扦插苗对干旱胁迫较敏感。但复水后,实生苗和3 a生扦插苗荧光参数均恢复到正常水平。干旱胁迫条件下,实生苗和扦插苗抗氧化酶SOD、CAT和POD均表现出升高。     

土壤逐渐干旱对4种荒漠植物光合作用和海藻糖含量的影响

以腾格里沙漠东南缘4种优势植物红砂(Reaumuria soongorica Maxim)、珍珠(Salsola passerina Bge)、柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom)和油蒿(Artemisia ordosica Krasch)为对象,研究土壤逐渐干旱对叶片相对含水量、净光合速率(Pn)、叶绿素荧光参数及海藻糖含量的影响。结果表明:土壤逐渐干旱过程中,4种植物的叶片相对含水量、净光合速率(Pn)、光系统II(PSⅡ)最大光化学量子产量(Fv/Fm) 、光系统II表观电子传递速率(ETR)、光化学淬灭(qP)都随干旱程度的加剧而下降;非光化学淬灭(qN)和海藻糖含量随干旱程度的增加而升高。4种植物对干旱过程的响应差异明显,随着土壤干旱的加剧,相对于其他三种植物,柠条具有更高的抗逆保护能力。相关分析表明,土壤含水量显著影响着4种植物的光合作用和海藻糖累积,海藻糖含量与光合作用存在相关性。     

3个地理种群蒙古沙拐枣同化枝解剖结构及抗旱性比较

按自然降水梯度沿河西走廊从东到西选择3个地理种群蒙古沙拐枣为研究对象,采用常规石蜡切片方法和光学显微镜观察的方法对同化枝解剖结构进行比较分析。测定了同化枝直径、细胞角质化外壁厚等15个抗旱性结构指标,并进行方差分析和相关性分析以及主成分分析,采用隶属函数对不同种群抗旱性进行综合评价。结果表明：研究的同化枝都具有典型的旱生结构,这是植物长期适应干旱环境的结果;其中14个指标在各种群间的差异极显著;筛选出了4项具有代表性的旱性结构指标——细胞角质化外壁厚、气室径向长、皮下纤维簇数/直径以及小维管束个数/直径。对蒙古沙拐枣抗旱性进行综合评价得出,3个地理种群随着水分条件的降低其抗旱性增强,抗旱性大小顺序为酒泉>张掖>武威。     

冻融过程对生物结皮中齿肋赤藓叶绿素荧光特性的影响

以新疆古尔班通古特沙漠苔藓结皮中的优势种齿肋赤藓（Syntrichia caninervis Mitt．）为研究对象,利用便携式调制叶绿素荧光仪Mini-PAM（Walz公司,德国）测定其在冻融作用影响下叶绿素荧光特性的变化特征。结果表明,冻结过程中随着处理温度的降低,齿肋赤藓的初始荧光（F0）、最大荧光产量（Fm）、PSⅡ的最大光化学效率（Fv /Fm）、PSⅡ的潜在活性（Fv /F0）、PSⅡ实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光合电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）均呈显著下降的趋势（P<0.05）,而非光化学猝灭系数（NPQ）则逐步上升。低温胁迫下NPQ的增加表明齿肋赤藓PSⅡ系统通过提高非辐射性热耗散消耗过剩光能,从而保护PSⅡ反应中心免受因吸收过多光能而引起的光氧化伤害。消融过程中,齿肋赤藓的叶绿素荧光参数（F0、Fm、Fv /Fm、Fv /F0、ΦPSⅡ、ETR和qP）可恢复至未冻结前的正常水平。齿肋赤藓叶绿素荧光强度和诱导曲线的形状在冻融过程中均随处理温度的降低或升高而发生了明显的变化。一定范围内的低温胁迫不会对齿肋赤藓的光合器官造成永久伤害,光合系统仍维持在可恢复的状态。     

外源一氧化氮供体对盐胁迫下多裂骆驼蓬幼苗光合作用和叶黄素循环的影响

一氧化氮(NO)是植物体内新发现的一种活性分子。为了探讨外源NO对盐胁迫下荒漠植物光合生理响应的调节作用,以多裂骆驼蓬为试验材料,研究叶面喷施NO供体硝普钠(SNP)预处理对根施NaCl胁迫下叶片光合色素含量、气体交换参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性、叶绿素荧光参数及叶黄素循环的影响。结果表明:①0.15 mmol·L-1SNP可显著缓解300 mmol·L-1NaCl胁迫下叶绿素a、b和类胡萝卜素含量及净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和气孔限制值(Ls)的下降和细胞间隙CO2浓度(Ci)的升高;②SNP处理减小了NaCl胁迫诱导的叶绿体Hill反应活力和Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase活性的下降幅度;③NaCl胁迫下叶绿体最大荧光(Fm)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/F0)、最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)显著降低,天线热耗散(D)略微下降,初始荧光(F0)和非光化学猝灭系数(NPQ)明显提高。SNP处理使NaCl胁迫下的F0显著降低,Fm、Fv/F0、Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、NPQ和D明显提高;④NaCl胁迫引起叶黄素循环库(V+A+Z)显著降低和脱环氧化状态(A+Z)/(V+A+Z)明显提高,SNP处理使NaCl胁迫下的V+A+Z明显提高,(A+Z)/(V+A+Z)显著下降。由此表明,NO能够缓解盐胁迫下非气孔因素引起的光合速率的下降及光抑制对光合系统的破坏作用,而非光化学效率的提高和天线热耗散的增强可能是NO 保护光合系统并提高光合速率的重要机制之一。     

干旱对芦苇幼苗生长和叶绿素荧光的影响

盆栽试验研究了芦苇幼苗在不同土壤含水量条件下的形态结构、生物量动态、质膜透性、叶绿素含量和叶绿素荧光动力学参数.结果表明,芦苇幼苗高度、株高、基径、地上生物量随土壤含水量的减少而递减.芦苇幼苗通过个体变小、叶片数量和面积减少、生长速率减缓等适应性策略来降低蒸腾量,利用有限的可利用水分维持生命活动,达到了植物叶片水分含量与土壤可利用水分的平衡.不同强度干旱均使叶绿素含量降低,叶绿素a/b值随土壤含水量的降低而升高,减少了叶片对光能的捕获,降低光合机构遭受光氧化破坏的风险,是芦苇幼苗适应干旱的一种光保护调节机制.干旱还导致了芦苇叶片细胞膜脂过氧化,细胞质膜透性增加,重度干旱时细胞质膜透性达29.3%.PSII最大量子产量(Fv/Fm)、光化学荧光淬灭系数(qP)、PSII的非循环光合电子传递速率(ETR)下降,芦苇通过非光化学淬灭(qN)的上升保护PSII.     

水分胁迫对东方百合光合特性、叶绿素荧光参数及干物质积累的影响

 以东方百合“索邦”为试材,在科尔沁沙地对其在不同水分胁迫下的光合特性、叶绿素荧光及干物质积累进行了研究。结果显示,随着水分胁迫的加剧,净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)明显下降。另外,水分胁迫下百合叶片发生了“光合午休”现象,气孔导度(gs)也呈下降的趋势,胞间二氧化碳浓度(Ci)先下降后升高,并且通过gs和Ci变化方向可以判断出,百合叶片净光合速率受气孔与非气孔两种因素的限制。百合叶片最小荧光(Fo)无明显变化,最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)和光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Fv/Fm)下降较明显。百合总干重及各器官干重也随水分胁迫的加剧而明显下降。研究表明,水分胁迫降低了百合叶片净光合速率,抑制了PSⅡ的光化学活性,从而影响到了百合干物质的积累。因此,在科尔沁沙地,应该采取合理的灌溉技术来保证百合在生长过程中得到充足的水分,以此确保切花百合的品质。     

黑麦草幼苗对NaCl和NaHCO3胁迫的光合响应差异

 为了探讨牧草光合功能对盐、碱胁迫的响应差异,采用营养液砂培方法,分别研究了不同浓度（0、50、100、150、200 mmol·L-1）NaCl和NaHCO3胁迫对黑麦草幼苗生长、叶片光合色素含量、气体交换和叶绿素荧光参数、叶绿体Hill反应活力和ATPase活性的影响。结果表明:①随着处理浓度的增加,黑麦草幼苗全株干重、叶片叶绿素和类胡萝卜素含量、净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）明显下降。当NaCl浓度小于100 mmol·L-1时,胞间CO2浓度（Ci）显著降低,气孔限制值（Ls）明显增加,随着NaCl浓度进一步增大,Ci显著增加,Ls显著减小;NaHCO3胁迫下Ci随着处理浓度增大而显著增加,Ls则显著减小。但NaHCO3胁迫下各指标下降或增加的幅度大于NaCl胁迫。②随着NaCl和NaHCO3胁迫强度的增大,黑麦草幼苗荧光参数PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、实际光化学效率（ΦPSⅡ）、光化学淬灭（qP）及叶绿体Hill反应和ATPase活性明显下降,非光化学淬灭（NPQ）显著提高,叶片吸收的光能中用于光化学反应的比例（P）显著减小,天线热耗散的比例（D）显著增大。在相同浓度下,NaHCO3胁迫的各荧光参数及Hill反应和ATPase活性的变幅大于NaCl胁迫,说明NaHCO3胁迫对幼苗的伤害程度大于NaCl胁迫。由此表明,黑麦草对碱的耐性低于盐,这可能与碱的高pH值更多引起光合色素含量下降和光合机构受到严重伤害有关。     

胡杨(Populus euphratica)异形叶叶绿素荧光动力学

荒漠地区的胡杨(Populus euphratica)叶片为多态形,呈现出由披针形叶到锯齿卵圆形叶的规律性变化。为了研究胡杨异形叶的电子传递和光能吸收、分配和耗散对额济纳荒漠地区的适应特征,分别连续测定了生长季内胡杨两种典型叶片(披针形叶和锯齿卵圆形叶)的叶绿素荧光诱导动力学曲线。结果表明:(1)锯齿卵圆形叶的光系统Ⅱ(PSⅡ)原初光能转换效率(Fv/Fm)和PSⅡ的潜在活性(Fv/Fo)、光能利用参数(PI)高于披针形叶,QA的积累量(Vj)、QA还原的相对速率(Mo)小于披针形叶;(2)锯齿卵圆形叶的反应中心密度(RC/CSo)、单位横截面积上电子传递能量(ETo/CSo)高于披针形叶,单位横截面积上耗散的能量(DIo/CSo)以及单位反应中心上的能量流参数(ABS/RC、ETo/RC、TRo/RC、DIo/RC)低于披针形叶;(3)锯齿卵圆形叶用于光化学反应和电子传递的能量比例(ΦPo、Ψo、ΦEo)大于披针形叶,非光化学猝灭的最大量子产额(ΦDo)小于披针形叶。这说明,胡杨锯齿卵圆形叶相对披针形叶具有更有效的能量分配策略,对极端环境条件的适应性更强。     

灌溉量对2种灌木光合特性和水分利用效率的影响

采用野外试验,研究了灌溉量对新疆策勒绿洲木沙拐枣（Calligonum mongolicum）和花棒（Hedysarum scoparium）光合特性和水分利用效率的影响。结果表明：（1） 随着灌溉量的增加,沙拐枣和花棒的净光合速率均增加,但是蒸腾速率、气孔导度、胞间CO₂浓度没有明显增加;（2） 灌溉增加了沙拐枣的清晨水势和正午水势,并且只有灌溉和无灌溉处理的正午水势差异显著（p<0.05）;而灌溉只增加了花棒的清晨水势,并且只有充分灌溉和无灌溉的条件下差异显著（p<0.05）;（3） 在不同的灌溉条件下,沙拐枣和花棒的稳定碳同位素比率δ¹³C变化不大,沙拐枣在无灌溉、适度灌溉、充分灌溉下δ¹³C的平均值分别为-12.267、-12.147、-11.958,花棒的δ¹³C分别为-27.928、-28.068、-27.166;（4） 沙拐枣和花棒的水分利用效率均在无灌溉条件下明显高于灌溉条件下,而且一次性的灌溉不会改变其水分利用效率。     

NaCl胁迫对甜瓜叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以两个变种甜瓜幼苗为材料,在人工控制条件下研究了NaCl胁迫对甜瓜叶片气体交换和叶绿素荧光特性的影响。结果表明,盐胁迫降低了甜瓜叶片光合色素含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ潜在活性、PSⅡ电子传递量子效率和光化学猝灭系数,使非光化学猝灭系数升高。在≤50 mmol·L-1 NaCl胁迫下,甜瓜叶片光合速率降低主要由气孔因素引起,而在NaCl浓度≥100 mmol·L-1条件下则以非气孔限制因素为主。     

蒙古韭(Allium mongolicum)的分布和结实特性

为掌握蒙古韭(Allium mongolicum)在中国的分布现状和种群发展趋势,采用野外踏查和栽培实验相结合的方法,对其地理分布范围进行了界定;以结实量调查数据为基础,分析了不同分布区域蒙古韭的结实特点以及影响因素。结果显示:(1)蒙古韭在中国的分布区约在36°28′—46°14′N、88°39′—116°05′E之间,包括陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、新疆、青海6省(区)。(2)由于生境差异,蒙古韭不同群落中物种组成差异很大,蒙古韭多为伴生种或偶见种,很少为优势种。(3)不同生境条件下蒙古韭的结实特性差异较大,多数地区没有结实或结实率很小,主要是因为干旱导致其生殖生长受阻,加之人为因素干扰,使蒙古韭不能正常完成其生活史。     

塔里木河下游干旱胁迫下的胡杨叶绿素荧光特性研究

 结合塔里木河下游典型监测断面和地下水位埋深的监测数据,测量了不同地下水位处胡杨的叶绿素荧光参数、水势及土壤含水量,探讨了不同地下水位埋深条件下胡杨的叶绿素荧光特性。结果显示,随着地下水位埋深加大,胡杨受到的干旱胁迫加剧,胡杨叶片光适应下的实际光化学量子产量、电子传输速率和光化学猝灭、相对叶绿素含量普遍下降,且下降幅度随地下水位埋深加大而增加; 非光化学猝灭和调节性能量耗散量子产量随光合有效辐射增大而显著升高; 潜在最大光化学量子产量总体处于适宜状态,表明胡杨在地下水位埋深4~8 m左右时,尚能通过自身能力进行调节,光系统Ⅱ未发生不可逆转的因干旱胁迫造成的损伤。     

干旱胁迫下钠复合肥对霸王(Zygophyllum xanthoxylum)根系生长的促进作用

霸王(Zygophyllum xanthoxylum)是荒漠区广为分布的一种多浆旱生植物。采用盆栽育苗的方法,初步评价了干旱胁迫下Na+对霸王根系生长的贡献,探讨了一种新型钠复合肥对霸王根系形态、生理学指标的影响。结果显示,钠复合肥能显著促进霸王根系的生长并提高其抗旱性:(1)正常浇水时,钠复合肥对霸王的促进作用主要体现在株高的增加和侧根的增长上,根系活力显著增强;(2)自然干旱15d后,钠复合肥使得霸王根系活跃吸收面积显著提高24%,促进主根的加粗和伸长以吸收更多的水分和矿质养分;(3)干旱胁迫下,钠复合肥处理使霸王根部Na+浓度保持较高水平,K+浓度下降42%。因此认为,干旱前钠复合肥显著促进了霸王侧根的生长和根系活力的提高,干旱后钠复合肥通过促进根系活跃吸收面积的扩大和主根的生长以提高霸王的抗旱性,其主要原因是根和叶中积累了较多的Na+、而非K+。     

MODIS干旱指数对华北干旱的敏感性分析

针对近年来干旱发生频繁的华北地区,通过利用2000-2009年MODIS数据和气象观测站降水资料,建立草地和农田距平植被指数(AVI)与不同时间尺度标准化降水指数(SPI)之间的相关统计模型,比较AVI和距平水分指数(AWI)对干旱响应的敏感性。结果表明：(1)植被生长季AVI与不同时间尺度SPI的相关关系不同。草地AVI与1个月尺度的SPI(即1-SPI)相关系数较低,而与3-SPI相关最显著;而农田区AVI与SPI的相关性较低,总体上农田AVI与3-SPI的相关性较高;(2) AWI与AVI类似,也对SPI存在时滞响应,均与3-SPI有着极显著的相关关系,并且在干旱发生较严重的6~8月份AWI与3-SPI的相关性好于AVI与3-SPI的相关性;(3)运用AWI反演的华北地区2009年夏季干旱分布图较好地反映了旱情的时空分布,与相关气象资料结果相符合。