基于叶片解剖结构对灰杨不同发育阶段的抗旱性评价

基于灰杨异形叶解剖结构,对灰杨9个发育阶段的抗旱性进行分析。通过常规石蜡制片技术,测定灰杨叶片上下表皮、栅栏组织、海绵组织和叶片厚度等10项解剖结构指标参数,运用主成分分析和隶属函数法对灰杨不同发育阶段进行抗旱性分析与评价。结果表明,灰杨异形叶解剖结构随发育阶段而变化,表现为表皮细胞数、栅栏组织细胞数、栅栏组织厚度、叶片厚度、栅/海比均随径阶增加而增加;海绵组织厚度、叶片组织结构疏松度则均随径阶增加而减少,这些指标参数与胸径呈极显著/显著正负相关关系。通过主成分分析法结合各指标的变异系数筛选出5项具有代表性的抗旱评价指标:叶片厚度、栅栏组织厚度、表皮细胞数、栅栏组织细胞数、栅/海比,运用隶属函数值法对灰杨各发育阶段的抗旱性能评分排序,灰杨9个发育阶段的抗旱性由强到弱依次为:18径阶16径阶12径阶14径阶10径阶8径阶6径阶4径阶2径阶,灰杨的抗旱性随个体发育阶段逐渐增强。     

灰叶胡杨种群空间分布格局与动态研究

[目的]通过6种聚集度指标研究叶尔羌河下游灰叶胡杨(Populus pruinosa)种群空间分布格局和动态.[方法]在新疆叶尔羌河下游阿瓦提县境内天然灰杨林内设置50 m×50 m样地4个,应用相邻格子法进行调查测定.[结果]灰叶胡杨林内物种贫乏、生物多样性低,灰叶胡杨密度较低,其种群龄级结构呈中部大、两端小的正态分布,幼苗较少,中树个体丰富,属稳定型种群.[结论]灰叶胡杨种群空间分布格局符合聚集分布,在不同的发育阶段聚集强度不同,幼树、小树为聚集分布,中树阶段为随机分布,至大树阶段转向聚集分布,种群龄级结构为稳定型种群.     

胡杨异形叶光合生理特性及其与叶形态的关系

研究胡杨3种典型异形叶光合生理、叶形态特征及二者的相互关系,探讨异形叶光合生理性状与叶形态性状的耦合关系及适应策略。结果表明:(1)胡杨异形叶叶长(LL)、叶宽(LW)、叶长/宽比(LL/LW)、叶面积(LA)、叶干物质含量(LDMC)与光合生理性状相关性较高,反映出叶构建模式的改变直接影响异形叶光合生理功能。(2)胡杨3种异形叶的形态性状、光合生理性状之间差异显著(P0.05),卵形叶属净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、光能利用率(LUE)、水分利用率(WUE)、光能吸收转化效率均高的叶形;锯齿阔卵形叶叶厚(LD)、耐强光指标(F_v/F_m)、PSⅡ光合电子传递速率(ETR)和类胡萝卜素(Car)含量高,以热耗散(NPQ)形式清除过剩激发能保护光合机构的正常运转,维持较高的P_n和干物质生产量;条形叶叶薄、比叶面积(SLA)高而叶绿素a/b(Chla/b)值低,吸收的光能主要用于非辐射能量耗散(D+E),光抑制程度重,光合效率低。(3)异形叶光合能力受控因素明显不同,条形叶主要受SLA、气孔导度(Gs)和光合氮利用率(PNUE)的影响,锯齿阔卵形叶主要受光化学猝灭系数(qP)、LD和叶磷含量(LP)的影响,而卵形叶则主要受PSⅡ有效光化学量子效率(F_v′/F_m′)和SLA的影响。(4)胡杨3种异形叶在形态性状与光合生理性状之间的权衡策略不同,通过改变叶形态性状(LW、LD、LA、SLA)差异化地调整异形叶的光合生理功能,形成不同的生理生态适应策略。此外,吸收光能分配比例(P:D+E)反映异形叶吸收光能更多分配用于热能与荧光辐射耗散,降低了光化学反应能量和光合效率,致使胡杨生长速率慢。胡杨异形叶形态性状的改变影响其光合生理功能,二者相耦合来适应荒漠环境和满足生长发育需求。     

濒危荒漠植物灰叶胡杨分枝格局及其分形特征

结合植物构件理论,运用分形几何方法,对灰叶胡杨(Populus pruinosa Schrenk)分枝格局及其分形特征进行研究,结果表明:随着灰叶胡杨胸径的增大即发育阶段的成熟,灰叶胡杨一级枝长越长,可以分出更高级别的分枝,但并未表现出分枝级别越高分枝数越多。不同发育阶段的灰叶胡杨总体分枝率没有表现出显著差别,随着胸径的增大,分枝率增大。不同生长发育阶段灰叶胡杨的分枝角度先增长再下降趋势说明其在生长前期树冠以向四周伸展为主,后期以直立向上生长为主。枝倾角变化范围较大,一级到四级分枝枝倾角逐渐下降,五级分枝枝倾角增大。随着分枝级别的增加,各级相邻分枝之间间距逐渐减小。随着胸径增大,灰叶胡杨分形维数增加,但都是接近2,揭示了灰叶胡杨分枝格局占据生态空间的程度和利用生态空间的能力较强。     

国家自然科学基金资助项目 “濒危物种胡杨、灰叶胡杨遗传多样性及其亲缘关系研究”简介（30660018）

项目主持人：李志军教授胡杨(Populus euphratica Oliv)是第三纪的孑遗植物，和灰叶胡杨(Populus pruinosaSchrenk)同属于杨柳科(Salicaceae)杨属(Populus L)胡杨组(派)。胡杨的主要分布区为中亚、西亚和地中海地区，全世界60％的胡杨天然林集中分布在中国。在中国，胡杨除在内蒙、甘肃、青海、宁夏有少量分布外，全国91．1％胡杨林集中在新疆塔里木河流域。灰叶胡杨在世界分布于中亚西亚、巴尔喀什、阿母大里亚等地，多顺河道分布，在中国仅分布于新疆塔里木盆地西南部北纬37°-41°、东经75°30′-82°之间。目前胡杨被列入全世界最急…     

胡杨异形叶CYT和EST同工酶特征的初步研究

以胡杨不同发育阶段植株(五种树冠类型)的不同冠层异形叶为材料,调查同一单株上不同冠层同一节位叶片的叶形指数,测定其细胞色素氧化酶同工酶酶谱(CYT)和酯酶(EST)同工酶酶谱。探讨不同发育阶段胡杨植株叶形的变化和CYT、EST同工酶酶谱间的关系。结果表明:(1)不同发育阶段的胡杨植株都表现出叶形指数随冠层的升高而减小;(2)同一株不同冠层叶片的CYT同工酶酶谱带型基本一致,但各冠层叶片间酶谱带的表达量上存在细小差异。不同发育阶段植株CYT同工酶在质(酶带数目和迁移率)和量(酶的活性)的表达上各不相同,表现为随发育进程的推进,一些条带的表达或不表达;(3)EST同工酶的质(酶带数目和迁移率)和量(酶的活性)的表达在同一株不同冠层及不同发育阶段的胡杨叶片中均有差异。     

胡杨异形叶性状与其个体发育的关系

目的叶片是植物适应环境的重要器官,叶片结构性状的改变影响植物光合作用等生理过程,探讨胡杨叶形变化规律及其影响因素对理解其适应特性具有重要意义。方法为明确胡杨异形叶结构性状特征与其个体发育之间的关系,在额济纳人工胡杨林内调查不同树龄、繁殖期与非繁殖期胡杨树冠下层叶片的长与宽以分析其叶形的变化规律。结果胡杨异形叶形成是一个渐变的过程,随着树龄增加,胡杨叶长减小,叶宽增加,叶长宽比减小;树龄对叶片长、宽和长宽比变异的解释率分别为53.1%、38.6%和66.1%。繁殖期对胡杨叶形变化具有显著影响,6年生胡杨繁殖期叶长和叶长宽比显著小于非繁殖期叶片,而叶宽显著大于非繁殖期叶片。非繁殖期的胡杨叶形则随树龄增加由条形叶向卵形叶逐渐转变。胸径与胡杨叶片形态特征显著相关,随着胸径增大,胡杨叶长与叶长宽比减小,叶宽增大;在一元回归分析中,胸径对胡杨叶片形态特征的解释率均大于0.5(R2>0.5,P < 0.000 1),而在多元回归中,胸径单独的解释率为8.6%(叶长)、13.1%(叶宽)、3.4%(叶长宽比);此外,胸径与树龄对胡杨叶片结构性状特征具有显著的交互影响。结论胡杨异形叶的发生与其个体生长发育之间具有密切关系,随着树木的生长,胡杨叶形由条形叶向卵形、阔卵形叶转变以适应干旱高温的环境;此外,繁殖期加速胡杨叶形的转变,可能是胡杨应对繁殖期能量需求的适应性策略。      

塔里木胡杨林主要种群空间分布格局与动态研究

在新疆塔里木阿瓦提县天然胡杨林内设置50 m×50 m标准样地1块,应用相邻格子法进行野外调查获取资料.应用方差/均值比的t检验法、聚集强度指数和理论分布模型对胡杨林主要种群空间分布格局与动态进行研究.结果表明:乔木层的2个优势种群空间分布均呈聚集分布,胡杨种群的聚集强度大于灰叶胡杨;灌木层的2个伴生种群也均呈聚集分布,柽柳的聚集强度较大;草本层中甘草种群呈聚集分布,西北天冬呈随机分布.Taylor幂法则、Iwao m*对X的回归模型均显示胡杨、灰叶胡杨种群呈聚集分布.灰叶胡杨在不同发育阶段的空间格局均呈聚集型,随发育进程其聚集强度逐渐减弱.胡杨种群不同发育阶段呈随机→聚集→随机分布.不同种群和不同发育阶段的空间分布格局差异与其生态生物学特性和种群间的竞争排斥有关,而且与物种的生境密切相关.     

和田河流域胡杨、灰叶胡杨种群结构特征的比较研究

在和田河流域设置胡杨、灰叶胡杨样地14块,应用相邻格子法进行每木调查,对胡杨、灰叶胡杨种群结构及空间分布格局进行比较分析,结果表明：（1）和田河流域胡杨、灰叶胡杨的种群结构均呈纺锤形,以Ⅲ一Ⅵ径级的植株数量最多,幼苗严重不足,种群有衰退趋势;（2）胡杨、灰叶胡杨种群存活曲线均接近于DeeveylI型,但灰叶胡杨种群死亡率曲线呈双峰型,胡杨种群随径级增加呈递增趋势。（3）在生长发育过程中,胡杨、灰叶胡杨种群空间分布格局在I一Ⅵ龄级呈聚集分布,Ⅶ一Ⅷ龄级呈均匀分布。（4）在不同尺度上,胡杨、灰叶胡杨种群均呈聚集分布,但聚集强度在1S～6S尺度上胡杨种群大于灰叶胡杨种群,而在9S-25S尺度上,胡杨种群小于灰叶胡杨种群。     

塔里木河上游灰叶胡杨种群结构与空间格局研究

在新疆塔里木河上游阿瓦提县胡杨林自然保护区内设置1.25hm2的样地,应用相邻格子法进行每木调查获取野外资料,研究灰叶胡杨种群结构和空间格局特征.结果表明:灰叶胡杨种群幼苗缺乏,大、老龄个体相对较多,其年龄结构呈倒金字塔型、属衰退型种群.种群更新困难,生存发展前景堪忧.灰叶胡杨种群空间格局符合聚集分布,随发育进程其空间格局由均匀型向聚集型转变,聚集强度逐渐增强.种群不同发育阶段的空间分布格局差异与物种本身的生物、生态学特性有关,而且与物种的生境密切相关.     

土壤水分胁迫对胡杨、灰叶胡杨渗透调节物质和保护酶活性的影响

以三年生胡杨为供试材料,采用盆栽试验,研究不同土壤水分胁迫条件对胡杨、灰叶胡杨幼苗渗透调节物质和保护酶活性的影响.结果表明,随着胁迫时间的延长,胡杨、灰叶胡杨叶片内脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质等渗透调节物质含量都有不同程度的升高,但二者的变化曲线明显不同,对不同水分胁迫程度的响应方式也明显不同,且胡杨叶片内的脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量均高于灰叶胡杨.在水分胁迫下,胡杨、灰叶胡杨叶片的过氧化物酶、过氧化氢酶等保护酶活性均随胁迫时间的延长而上升,二者的变化曲线明显不同,在重度胁迫下仍能保持较高的酶活性,且胡杨的保护酶活性高于灰叶胡杨.水分胁迫条件下的胡杨、灰叶胡杨丙二醛(MDA)含量均高于适宜水分条件下的MDA含量,并随干旱时间的延长呈增加趋势,且胡杨体内MDA含量高于灰叶胡杨.     

塔里木盆地灰叶胡杨种群生存状况分析

根据野外灰叶胡杨种群的调查资料,将林木依胸径大小分级,以林木径级结构代表年龄结构,采用分段匀滑技术,编制灰叶胡杨种群特定时间生命表,绘制死亡率曲线、亏损度曲线及存活曲线,分析灰叶胡杨种群结构与动态趋势。结果显示,灰叶胡杨年龄结构基本上呈正金字塔型,表明其种群呈增长型;灰叶胡杨种群数量随龄级增大而下降,生命期望在幼龄与老龄较低,1龄向2龄级过渡时死亡率最高;种群的存活曲线整体上趋于DeeveyⅢ型,死亡率和亏损度曲线均有3个高峰期,分别出现在1~2、6~7、8~9龄阶段。野外灰叶胡杨幼龄死亡率高可能与其生物生态学特性和环境恶化有关。     

锌胁迫对灰杨幼苗生长和光合特性的影响

以转PeNhaD1基因灰杨(Populus×canescens)为试验材料,采用营养液培养法,研究了缺锌(0 μmol·L-1znSO4)和高锌(2000 μmol·L-1ZnSO4)2种胁迫条件下灰杨幼苗光合参数和生长指标的变化.结果表明,在缺锌和高锌胁迫44 d后,灰杨幼苗的根、茎、叶、皮鲜质量等生物量指标减小,叶...     

2020-06ml 目录

目的异形叶性是植物为适应环境在同一植株上产生多种形态成熟叶片的现象。胡杨是典型的木本异形叶植物,前人研究发现,胡杨异形叶片间展现出不同的生理特性及环境适应性。本研究拟通过对胡杨异形叶差异表达miRNA及其靶基因功能的分析,揭示胡杨叶片形态及其生理变化的分子调控机制。方法以成年胡杨披针形叶和锯齿卵圆形叶为实验材料,通过高通量测序对其miRNA的表达模式及差异表达miRNA的靶基因功能进行比较研究。结果共获得6个高质量的sRNA文库,各文库有效序列占原始序列的56% ~ 81%。通过比对,共鉴定517个已知miRNA和127个新预测miRNA,主要长度分布区间为20 ~ 22 nt,其中的389个miRNA匹配至54个已知的miRNA家族。两种形态叶片共同检出的miRNA有369个,与披针形叶片相比,锯齿卵圆形叶中7个miRNA上调表达,15个下调表达。通过靶基因预测及功能分析,发现差异表达miRNA参与调控胡杨异形叶的抗逆相关途径,如对盐胁迫的响应,磷酸肌醇代谢,角质、软木脂和蜡的生物合成,碱基切除修复和RNA降解等代谢途径。利用实时荧光定量PCR验证了5个差异表达miRNA的表达趋势与高通量测序结果一致,通过PCR检测发现差异表达miRNA与其靶基因存在一定的负调控关系。结论胡杨异形叶中miRNA表达模式存在差异。其中,调控植物生长发育的保守的miR167、miR166及调控植物抗逆性的miR172在锯齿卵圆形叶中表达量上调,参与植物逆境响应的保守的miR169、miR396在锯齿卵圆形叶中下调表达,推测差异表达miRNA引起了异形叶间形态的差异,同时使锯齿卵圆形叶对不利环境具有较强的耐受性。这与我们前期有关胡杨异形叶形态与生理特性的研究结果相一致。      

胡杨、灰叶胡杨光合、蒸腾作用比较研究

在自然条件下对塔里木河流域主要建群树种胡杨 (PopuluseuphraticaOliv)、灰叶胡杨 (P .pruinosaSchrenk)的气体交换特性进行了比较研究。结果表明胡杨和灰叶胡杨光合速率 (Pn)日变化为单峰曲线 ,蒸腾速率 (E)和水分利用率 (WUE)为双峰曲线。胡杨日平均光合速率、蒸腾速率、水分利用率、气孔导度均高于灰叶胡杨 ,它属于高光合、高蒸腾、高水分利用型树种。胡杨和灰叶胡杨 (12 :0 0～ 14 :0 0 )Pn 的“午降”主要取决于气孔导度 ,而午后 (14 :0 0～ 2 0 :0 0 )的Pn 降低则主要取决于非气孔因素。Pn、E与环境因子相关分析表明 ,各因子作用大小依次为光照强度 (PPFD) >大气温度 (Tair) >大气相对湿度 (RH) >非环境因子 ,胡杨属光湿型而灰叶胡杨属光温型树种 ,它们在长期的适应环境过程中产生了不同的生理生态对策。     

濒危物种灰叶胡杨不同发育阶段枝系构型特征研究

以灰叶胡杨这种非常重要的濒危的荒漠植物为研究对象,以不同胸径代表不同发育阶段的灰叶胡杨,通过对其枝系构成指标的测定与分析,探明了:1.随着发育阶段的成熟,分枝的级别增加,枝系构型的中部分枝较为丰富,下部分枝较为疏松,促进通风透光,提高空间利用率;分枝长度随分枝级别增加而变短;2.分枝率随胸径增大而增大;在相同胸径范围内,逐步分枝率差异显著或极显著,不同发育阶段枝倾角差异显著,胸径越小,枝倾角越大,分枝构型越为上冲,随胸径增加,枝倾角减小;分枝级别越高,分枝角度越小,构型越紧凑,上部分枝枝倾角较小构型相对平展;3.灰叶胡杨叶片长大于宽,近乎圆形,随着胸径变大,叶面积有所增加,叶片数也增多,作为枝上的构建单元也作为辅助参数构成了分枝格局的一部分,反映了其枝系构型的结构特点,对光照等能源的利用及适应策略。     

胡杨和灰叶胡杨不同器官寄藏的可培养微生物种类研究

采用洗涤法和平皿检测等方法,研究了胡杨和灰叶胡杨不同器官寄藏的可培养微生物种类。结果显示,胡杨种子内部和外部带菌量显著高于灰叶胡杨;灰叶胡杨的芽、叶柄及枝条带菌量均高于胡杨,其中叶柄、枝条上部和中部带菌量显著高于胡杨;胡杨和灰叶胡杨枝条带菌率由低到高依次为:上部中部下部,且两个物种枝条下部带菌率均达100%。从胡杨及灰叶胡杨种子、芽、叶柄及枝条各器官分离到可培养的真菌7株、细菌2株;经形态学及分子生物学方法鉴定,分别为Alternaripp.(链格孢属,3种)、Aspergillus spp.(曲霉属,2种)、Nigrospora sp.(黑孢霉属)、Epicoccum sp.(附球菌属)、Stenotrophomonas spp.(嗜麦芽窄食单胞菌属,2种),其中黑孢霉属和附球菌属真菌系胡杨和灰叶胡杨内生菌首次报道;链格孢属、曲霉属真菌及嗜麦芽窄食单胞菌属细菌为胡杨和灰叶胡杨种子外部携带可培养微生物首次报道。     

塔里木盆地灰叶胡杨种群数量动态

[目的]了解塔里木盆地灰叶胡杨种群的数量及动态。[方法]以林木径级结构代表年龄结构,绘编灰叶胡杨种群结构图;采用分段匀滑技术,编制灰叶胡杨种群的生命表、存活曲线、死亡率及亏损率曲线,分析灰叶胡杨种群结构与动态趋势。[结果]塔里木盆地灰叶胡杨种群年龄结构呈双曲线型,幼苗数及成年个体数都较丰富,1龄向2龄过渡时死亡率较高,达71.9%,致使2龄级个体偏少,4龄以后各龄级比例协调。灰叶胡杨种群存活数随年龄的增加而降低,幼龄与老龄的生命期望较低。种群的存活曲线趋于DeeveyⅢ型,死亡率和亏损率曲线均有2个高峰期,与树种生物生态学特性及环境恶化有关。[结论]灰叶胡杨种群呈增长型,死亡率高峰出现在1～2龄级和6龄级附近。幼苗到中龄级个体的不足是胡杨种群濒危的重要原因。     

胡杨(Populus euphratica)异形叶叶片内源激素特征研究

通过野外调查结合室内分析,对胡杨异形叶叶片4种内源激素含量在胡杨不同个体发育阶段以及在树冠垂直空间的变化进行研究。结果表明:(1)胡杨不同发育阶段个体叶片平均叶形指数随着树龄的增大逐渐减小,且当植株树龄相差大于4年以上即存在显著差异;叶形指数均表现为从树冠底端到顶端逐渐减小,且顶端与底端存在显著差异。(2)胡杨成熟叶片IAA含量和IAA/ABA比值的变化趋势是随树龄的增加和树冠的增高而减小,而ZR、ABA含量和GA3/IAA,ZR/IAA比值的变化趋势则相反。研究认为,叶片内源激素含量随叶形的变化反映了胡杨适应干旱荒漠环境的生理调节。     

滴、漫灌对胡杨和灰叶胡杨种群结构和多样性的影响

通过聚集度指标以及种群龄级结构分析研究滴、漫灌下胡杨/灰叶胡杨(P.euphratica)/(P.pruinosa)种群结构和多样性的变化。在塔里木河上游天然胡杨/灰叶胡杨林内设置50 m×50 m样地8个,应用相邻格子法进行调查测定。滴灌农田附近的A1、A2两个样地种群龄级结构完整,为稳定型种群;远离农田的A3、A4两个样地种群龄级结构不完整,为衰退型种群。漫灌B1、B2两个样地种群为增长型种群,B3为稳定型种群,B4为衰退型种群。距离农田较近的样地为A2、B3为随机分布,其余均为聚集分布。滴灌下荒漠绿洲过渡带距离农田由近及远,四个群落物种多样性指数逐渐降低,差异极显著(P0.01);漫灌下四个群落物种多样性指数变化无明显规律。滴灌加速了胡杨/灰叶胡杨种群的衰退演替速度,过渡带植被由旱生植被胡杨(P.euphratica)-柽柳(T.chinensis)向盐生植被盐穗木(H.caspica)演替。滴灌下距离农田由近及远,过渡带植被群落物种多样性指数逐渐降低。