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。     

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。      

胡杨异形叶蛋白质表达的电泳分析

[目的]研究胡杨异形叶发育的细胞与分子调控机制,揭示胡杨的生态适应性。[方法]利用SDS-PAGE及2-DE技术提取及分离同一株胡杨成年树异形叶片的蛋白质,建立适合胡杨叶片蛋白质分离的电泳技术。[结果]发现异形叶蛋白质的表达存在明显差异。由SDS-PAGE图谱可以看出,分子量为57.2,13.2,30.2,23.9,35.9及33.3 kD处的蛋白谱带差异明显。双向电泳图谱表明,胡杨叶蛋白多为分布在pH值5.0~6.5,20~40 kD之间的酸性低分子量蛋白质;共发现73个差异点,其中在锯齿卵圆形叶片中表达丰度上调的为51个点,下调的为22个点。[结论]推测在长期的进化过程中,胡杨叶片基因的调控表达发生改变而长出不同形状的叶片,以更好地适应环境。     

胡杨异形叶抗氧化能力的比较

目的胡杨是我国西部荒漠地区抗逆性较强的树种,具有异叶性。前人的研究发现,胡杨叶片从披针形叶到锯齿卵圆形叶其结构趋于旱生性,且抗性逐渐增强。本文拟从活性氧清除机制着手,深入探讨胡杨异形叶的抗氧化能力,以期阐释其抗逆性的生化机制。方法以成年胡杨披针形叶、卵圆形叶和锯齿卵圆形叶3种典型形态叶为试验材料,对其·O₂?产生速率、MDA含量、抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX、GR）活性和抗氧化物质（黄酮、类胡萝卜素、AsA、GSH）含量随季节（5、7和9月）变化的规律进行了比较研究。结果（1）·O₂?产生速率随季节而变化,·O₂?产生速率在锯齿卵圆形与卵圆形叶中递增,在披针形叶中先增后减;MDA含量在锯齿卵圆形叶中递减,在卵圆形叶中先减后增,而在披针形叶中持续递增。值得注意的是,9月份披针形叶中·O₂?产生速率最低而MDA含量最高。（2）锯齿卵圆形叶与卵圆形叶的SOD活性先降后升而CAT活性先升后降,POD活性持续升高而GR活性递减。APX活性在锯齿卵圆形叶中先升后降,在卵圆形叶中一直升高。而披针形叶的SOD、POD、CAT、APX和GR活性均呈先升后降的变化趋势。整体而言,锯齿卵圆形叶的抗氧化酶活性 > 卵圆形叶 > 披针形叶。其中,POD活性差异最为明显。（3）黄酮和类胡萝卜素在7月份大量积累,9月份AsA含量最高而GSH含量最低。黄酮和类胡萝卜素含量在锯齿卵圆形与卵圆形叶中先增后减,在披针形叶中递增;AsA含量在锯齿卵圆形与卵圆形叶中递增,在披针形叶中先减后增;3种形态叶的GSH含量均递减。（4）锯齿卵圆形叶中·O₂?产生速率与POD活性及AsA含量呈极显著正相关（P < 0.01）,卵圆形叶中·O₂?产生速率与POD和APX活性及类胡萝卜素和AsA含量存在极显著正相关（P < 0.01）,披针形叶中·O₂?产生速率则与POD、CAT和APX活性及黄酮和类胡萝卜素含量都存在极显著正相关（P < 0.01）。结论胡杨3种形态叶的抗氧化能力不同。锯齿卵圆形叶抗氧化能力最强,卵圆形叶次之,披针形叶最弱。3种形态叶随季节变化的抗氧化应答机制也存在差异。夏季锯齿卵圆形叶与卵圆形叶中以POD、CAT和APX作为主要清除ROS的抗氧化酶,秋季则以高活性的SOD和POD作为主要的抗氧化酶。同时,秋季卵圆形叶中APX活性也维持在较高水平。而披针形叶中以SOD、POD、CAT、APX和GR协同清除ROS。此外夏季胡杨叶片大量积累黄酮和类胡萝卜素消除ROS;秋季则通过AsA-GSH循环清除更多的ROS。      

胡杨异形叶的抗旱适应对策

以3种胡杨叶片结构性状与其光合特性间关系为切入点揭示荒漠植物叶的抗旱适应对策.结果表明:(1)胡杨老树净光合速率、蒸腾速率和气孔导度值在叶形上均表现为锯齿卵形叶＞近卵形叶＞披针形叶,且差异显著;而从幼树到老树发育过程中,叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度均有显著增加,胞间二氧化碳浓度没有明显差异.(2)幼树到老树发育过程...     

胡杨异形叶蛋白质表达的电泳分析

[目的]研究胡杨异形叶发育的细胞与分子调控机制,揭示胡杨的生态适应性.[方法]利用SDS-PAGE及2-DE技术提取及分离同一株胡杨成年树异形叶片的蛋白质,建立适合胡杨叶片蛋白质分离的电泳技术.[结果]发现异形叶蛋白质的表达存在明显差异.由SDS-PAGE图谱可以看出,分子量为57.2,13.2,30.2,23.9,35.9及33.3 kDa处的蛋白谱带差异明显.双向电泳图谱表明,胡杨叶蛋白多为分布在pH值5.0～6.5,20～40 kDa之间的酸性低分子量蛋白质;共发现73个差异点,其中在锯齿卵圆形叶片中表达丰度上调的为51个点,下调的为22个点.[结论]推测在长期的进化过程中,胡杨叶片基因的调控表达发生改变而长出不同形状的叶片,以更好的适应环境. Abstract： [Objective] This study was to elucidate the cellular and molecular mechanism of the development of heteromorphic leaves of Populus euphratica Oliv.[Method]By employing SDS-PAGE and 2-demensional electrophoresis (2-DE) techniques,proteins in various heteromorphic leaves from the same adult tree of P.euphratica were isolated and separated to the electrophoresis technique suitable for the separation and analysis of proteins in leaves of P.euphratica tree.[Results]There were significant differences in the expressions of proteins in various heteromorphic leaves of P.euphratica tree.SDS-PAGE pattern showed that bands of proteins with molecular weight of 57.2,13.2,30.2,23.9 and 33.3 kDa were remarkably different.2-D electrophoresis pattern presented that proteins in leaves of P.euphratica tree mainly belong to acidic proteins distributed at pH value of 5.0-6.5 and with molecular weight of 20-40 kDa;totally 73 different protein spots were observed,of which 51 were up expressed and other 22 were down expressed in the serrated ovate leaves. [Conclusion] Based on these results,we speculate that regulated gene expression in leaves of P.euphratica tree results in the generation of different shapes of leaves,in order to adapt to the surroundings better.     

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。     

胡杨与灰叶胡杨的叶片光谱特征对比分析

本研究以塔里木河流域的胡杨与灰叶胡杨为研究对象,通过对叶片进行光谱测试,并结合室内化验分析数据,揭示胡杨及灰叶胡杨叶片的光谱特征,并研究二者之间的相关性。结果表明,胡杨与灰叶胡杨的叶片光谱反射率走向相似,但差异较明显;通过二者之间的两条反射光谱曲线的光谱相似性相关数值的计算,证明胡杨与灰叶胡杨的光谱相似性不高;胡杨与灰叶胡杨的包络线去除光谱的两个吸收谷位置走向一致,但差异显著性检验证明,二者的吸收斜率差异极显著。通过胡杨与灰叶胡杨的光谱位置特征进行对比筛选,判断不同胡杨品种的吸收特征参数,并通过筛选敏感波段反映光谱与色素的相关性,体现色素吸收光谱变化的强弱程度,更能体现色素含量变化的差异。为利用遥感技术监测胡杨与灰叶胡杨的健康状况提供技术支撑,进而为干旱区荒漠生态系统的恢复及植被重建提供理论基础。     

不同发育阶段胡杨、灰杨异形叶形态结构变化特征

试验采用主成分分析法对同一立地条件下胡杨(Populus euphratica Oliv.)、灰杨(Populus pruinosa Schrenk)9个不同发育阶段(径阶)的异形叶形态结构性状进行分析.结果表明:胡杨、灰杨异形叶16个形态结构性状在9个不同发育阶段间存在显著差异.(1)从变异系数来看,胡杨变异最大的是...     

胡杨、灰叶胡杨性别表现与POD同工酶的关系研究

以胡杨、灰叶胡杨雌雄株上的不同叶形叶片为材料,进行过氧化物酶(POD)同工酶分析,研究结果表明,胡杨雌株四种叶形的POD同工酶酶谱存在差异,条形叶和披针形叶的POD同工酶酶谱带型一致,卵形叶和阔卵形叶的POD同工酶酶谱带型一致。而胡杨雄株上四种叶形间的POD同工酶酶谱则完全相同。比较胡杨雌株卵形叶和阔卵形叶的POD同工酶酶谱在POD-B区比雄株的多1条酶带(Rf=0.398),可作为胡杨雌株的特征谱带,这种雌雄株间的POD同工酶酶谱差异在胡杨幼苗中也有体现,也可以作为胡杨幼苗性别鉴定的依据。灰叶胡杨雌、雄株在同一株上的不同叶形间POD同工酶酶谱完全一致,雌雄株的同工酶酶谱在POD-B区迁移率明显不同,但这种差异在幼苗上的表现不太明显。研究结果表明利用过氧化物同工酶分析鉴别胡杨、灰叶胡杨的雌雄株是可行的。     

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。     

不同保存方法对胡杨、灰叶胡杨叶片总DNA质量的影响

针对胡杨、灰叶胡杨分布偏远、新鲜叶片褐化快等特点,探索了新鲜叶片、硅胶干燥后-70℃保存3个月的叶片、硅胶干燥后常温保存15个月的叶片、自然晾干3天的叶片、3个月标本的叶片、15个月的标本的叶片等六种采集保存方法对胡杨、灰叶胡杨总DNA提取质量的影响,并利用分子系统学研究的常用的核糖体RNA基因、线粒体基因、叶绿体基因的保守引物对所提的DNA进行PCR扩增,结果表明：硅胶干燥-70℃保存3个月的叶片和自然晾干3天的叶片均能得到与新鲜叶片相当质量的DNA。考虑到野外样品采集条件的限制,认为野外采集大量样品进行胡杨、灰叶胡杨分子系统学研究的最佳方法为采样后硅胶干燥-70℃长期保存。     

草莓叶柄和叶片的组织培养

用4种不同培养基配方对草莓叶柄和叶片进行组织培养.结果表明.MS+6-BA 0.5 mg/L+NAA 1.0 mg/L的愈伤发生率最高;处理MS+6-BA 0.5mg/L+NAA 2.0 mg/L的愈伤生长速度最快,MS+0.5 mg/L 6-BA+NAA 1.0 mg/L诱导芽分化及根形成最佳.     

别里库姆沙漠胡杨与胡杨回涡沙丘形态特征间的关系

为了探究影响胡杨(Populus euphratica)回涡沙丘发育的主导树木因子和影响胡杨生长的沙丘因子,以别里库姆沙漠为研究区,采用无人机航拍与影像解译法获取胡杨与胡杨回涡沙丘的形态参数,并结合相关统计分析法从定量角度对胡杨与胡杨回涡沙丘的形态特征间的关系进行分析。结果表明:(1)胡杨回涡沙丘以胡杨为中心,整体形状类似"n"形。胡杨形态参数的大小与胡杨回涡沙丘形态参数的大小基本保持一致。(2)胡杨的形态特征与胡杨回涡沙丘的形态特征具有显著的相关关系,胡杨的生长和胡杨回涡沙丘的发育之间存在协同变化趋势。(3)胡杨株高和冠幅是影响胡杨回涡沙丘的主导树木因子,影响胡杨的主导沙丘因子分别是沙丘表面积、体积、周长、丘体长度。     

胡杨枝条导水性与叶形变化关系研究

[目的]分析胡杨的耐旱机制和水分生理的特点。[方法]以北京和乌海两地的胡杨锯卵叶形枝条和披针叶形枝条试材,对2种叶形枝条的导水特性进行比较研究,用植物压力室和XYLEM木质部导水率与栓塞测量系统对胡杨枝条的水势、导水率、栓塞程度进行测定。[结果]胡杨锯卵叶形枝条的水势为-1.55MPa,明显大于披针叶形枝条的水势（-1.83MPa）,其导水率是披针叶形枝条的2倍以上,栓塞程度比披针叶形枝条的高5%。胡杨的叶形与枝条的导水率具有一定相关性,但不同地区、不同年龄的胡杨枝条的导水率变化规律基本一致。胡杨枝条的导水率与栓塞程度呈负相关。[结论]胡杨锯卵叶形枝条导水性较强,导水率较高,要比披针叶形的枝条更加适应干旱的环境。     

干旱环境下胡杨叶片形态和微观特征的研究

为了探究胡杨应对干旱的适应机制,本研究从宏观方面对叶片形态和面积进行观察,到微观角度对栅栏组织细胞、气孔分布等进行观察,对比分析胡杨过渡类型叶片(胡杨披针形叶片、胡杨阔卵形叶片)和加拿大杨阔卵形叶片的差异性。结果表明,胡杨冠层叶片叶形种类多、表面蜡质皮质层厚、气孔稀疏且下陷、叶脉密度大、碳含量高等特点为胡杨在干旱条件下生存提供了生理基础;同时,确定了维持胡杨节流储水功能的内部和外部形态结构特点,揭示了胡杨应对干旱的适应机制。     

甘薯茎、叶柄、叶片黄酮含量与抗氧化活性的关系

分别测定了甘薯茎、叶柄、叶片黄酮类化合物对二苯代苦味酰自由基(DPPH·)的清除率,研究黄酮含量与抗氧化活性关系.结果表明,不同品种甘薯茎、叶柄、叶片黄酮含量均以叶片最高,茎、叶柄次之.甘薯茎、叶柄、叶片提取物均具有较高的抗氧化活性,分别为97.21%、91.50%、92.38%,以甘薯茎提取物抗氧化活性最高.随着贮藏时间的延长,甘薯茎、叶柄、叶片抗氧化活性逐渐降低.甘薯茎、叶柄、叶片提取物黄酮含量与其抗氧化活性间呈正相关,相关性不显著(r=0.7729),表明甘薯茎、叶柄、叶片黄酮类化合物抗氧化活性成分存在差异.     

无核白鸡心葡萄离体叶水势与叶柄木质部液流的关系

以无核白鸡心葡萄（Vitis vinifera L．）离体叶为试材,研究了叶水势与叶柄木质部液流通量、液流速率和液流压力梯度之间的关系。结果表明：0～-0．9MPa范围内,在葡萄离体叶水势与叶柄木质部液流压力梯度（R^2=0．9589）之间的关系比与叶柄木质部液流通量（R^2=0．6684）和液流速率（R^2=0．6946）之间的关系更密切;因此,通过测定叶柄木质部液流压力梯度有可能提供一种比较准确敏捷地监测植物叶动态水势的新方法。     

NaCl胁迫对胡杨幼苗叶生理生化指标的影响

[目的]研究不同NaCl浓度胁迫下胡杨幼苗叶生理生化指标变化特征,探讨胡杨幼苗的耐盐生理机制,为胡杨造林与资源的合理利用提供理论依据.[方法]采用盆栽沙培,以2年生胡杨实生苗木为试验材料,设置5个NaCl浓度0.3;、0.6;、0.9;、1.2;和2;进行盐胁迫试验,测定胡杨幼苗叶片中脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、Na+、K+和Cl-的含量.[结果]随着NaCl浓度的增加,胡杨幼苗叶片中脯氨酸、MDA、Na+和Cl-的含量增加,K+含量和K+/Na+值降低,SOD活性和可溶性蛋白含量则呈先降低后上升的趋势.高盐处理对以上测定生理指标有较大影响.[结论]NaCl胁迫下,胡杨幼苗叶片生理生化过程对盐分具有一定的适应性:(1)盐胁迫下,脯氨酸含量显著增加,是胡杨幼苗抵御盐胁迫重要的渗透调节物质;(2)盐胁迫下,可溶性蛋白明显降低,对胡杨幼苗抗盐胁迫贡献较小;(3)较高盐分浓度胁迫下,叶片中SOD活性增加,增强了胡杨幼苗抵御盐胁迫的能力;(4)在较低盐胁迫下,胡杨幼苗仍保持较高的K+的吸收水平,具有一定的抗盐胁迫能力.     

水稻根系与叶片形态特征关系的定量分析

定量分析拔节-孕穗期间水稻根系形态参数与叶片形态特征间的关系。以江苏省农业科学院培育的高产品种两优108(V1,杂籼)、86优8(V2,杂粳)和南粳43(V3,常规粳稻)为材料,采用塑料桶土培,设施肥(每盆N 3.6g、P2O5 0.8g、K2O 3.6 g)与不施肥(处理同施肥基土)两个处理,在试验观测的基础上,建立水稻不同处理下根系形态参数与叶片性状间的预测回归模型。研究表明：拔节-孕穗期间水稻根系形态参数与叶片形态特征间的3个预测回归模型的方差分析都达到极显著水平,拟合度较好,单株总根长、总根表面积及总根体积模拟值与实测值的平均绝对误差分别为每株-176.506cm、8.784 cm2及-1.624 cm3(n=24),差值标准误分别为每株31.542 cm、15.653 cm2和2.117 cm3,相关系数分别为0.913**、0.904**和0.907**。上述拔节-孕穗期间叶片形态特征与根系形态间预测回归模型,为探明水稻地下与地上几何性状的联系提供了借鉴,也为支撑水稻植株地上部与地下部的协同虚拟表达,以及高产株型及栽培措施选择等提供了参考。