植物表型可塑性对环境因子的响应研究进展

植物的表型可塑性是同一基因型受不同环境的影响而产生的不同表型特征,是性状对异质环境的权衡,是植物对环境的一种适应与表达。通过系统梳理了植物表型可塑性研究发展的基本脉络,聚焦了气候、地理以及生物环境对可塑性的影响及其响应机制;总结了在全球气候变化的背景下,今后植物表型可塑性研究的几个重要方向。认为国内表型可塑性的研究还需要进一步深入,尤其是多因子对植物可塑性影响的过程与机制需要加强。     

克隆植物表型可塑性研究若干进展

表型可塑性是克隆植物的重要特征,也是克隆植物生长发育和适应外界环境的重要机制。本文总结了克隆植物表型可塑性的意义,克隆植物对不同光照、水分和养分条件的响应特征,以及目前采用的研究方法,认为克隆植物表型可塑性已有研究多关注形态生长特征,而从生理角度研究较少。     

入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)种子萌发期表型代间传递可塑性研究

表型可塑性在植物中普遍存在,一些可塑性表型可以由亲代通过种子传递给子代,使子代预知亲代的环境信息,从而提高子代对该环境的适应性。种子萌发是植物建立种群的关键环节,也是入侵植物爆发的起点,而种子萌发期代间传递的可塑性表型表现如何还不清楚。以自花授粉的入侵植物瘤突苍耳(Xanthium strumarium)为材料,收获不同养分处理亲代的种子,利用种子萌发袋模拟同质园试验,比较各亲代及子代种子萌发时相关指标在不同养分条件的变化。结果表明:当亲代在高养分条件下生长时,其子代各指标(除侧根长度外)均高于低养分条件;当亲代在低养分条件下生长时,其子代在低养分条件下的发芽势、子叶宽度、子叶厚度、幼苗高度反而高于生长在高养分条件下的子代,这表明亲代可以通过种子把自身对环境的适应性传递给子代,而子代的发芽率、发芽指数、子叶长度、主根长度、侧根长度依然为高养分条件大于低养分条件。研究表明,并非所有的表型都可以由亲代通过种子传递给子代,明确其亲代可代间传递的可塑性表型受环境条件影响。     

干旱胁迫对不同种源油蒿幼苗的生长和形态可塑性的影响

选取3个种源毛乌素沙地、库布齐沙漠、草原荒漠过渡带的油蒿为试验材料,进行不同水分处理,研究不同种源油蒿对干旱胁迫的形态可塑性响应模式,以及比较不同种源油蒿的形态可塑性指数。结果表明:3个种源地油蒿的相对生长率、根冠比和比叶面积对干旱胁迫的形态可塑性响应模式相似,表现为随着干旱程度加剧,油蒿的相对生长率和比叶面积呈减小的趋势,根冠比呈增大的趋势;而3个种源地油蒿表型可塑性指数无显著差异,而平均形态可塑性指数大小存在一定的差异,如库布齐沙漠油蒿的平均形态可塑性指数大于毛乌素沙地油蒿。综上所述,不同种源地油蒿的形态特征在干旱环境条件下,表现出相似的可塑性响应模式。     

喜旱莲子草入侵机制及防治策略研究进展

喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides是全球性恶性入侵杂草,近年来在中国已呈蔓延之势,对经济及生态环境造成严重破坏。整理了近年来对喜旱莲子草的相关研究,从其生物学特性和对环境的利用能力等方面对喜旱莲子草的入侵机制进行阐述,表明该植物的形态、繁殖以及表型可塑性和适应性等特征,有助于其成功入侵,并在入侵地形成单优势种群。还从物理、化学、生物、生态防治等4个方面对其防治策略进行分析,针对其入侵机制与防治研究中存在的问题提出了相应建议:加强采用土壤动物和土壤微生物的方法开展该入侵植物的生物防治研究,同时开展替代控制的生态控制策略探索实践。     

环境胁迫对植物根系形态的影响

根是植物获取养分和水分的重要器官,易受环境因子(水分、温度、土壤、光照等)的影响,植物通过改变根系形态(根长、根面积、直径、组织结构及空间构型等)以适应环境胁迫。根系形态的改变也会反作用于根际土壤微环境,影响植物根系的生长和发育。植物根系形态的环境可塑性对于一些根类药材的品质形成而言具有重要意义。总结了环境胁迫因子对植物根系形态的影响及作用机制,为探究环境因子对植物根系的可塑性调控作用提供参考,对阐明特定生态区域根类中药材的品质形成具有一定指导意义。     

温室设施的使用与维护系列之光照——你关注了吗?

地球上的一切生物生长需要适宜的环境条件,生物与自然环境之间是相互联系、相互作用的.而作为地球上生物之一的植物,其生长发育除取决于其本身的遗传特性外,还决定于环境因子.植物赖以生存的环境因子包括温度、光照、水分、大气因子、土壤等.在这些环境因子中,光照是植物进行光合作用等基本生理活动的能量源,同时还是植物花芽分化、开花结果等形态建成的动力源.因此,在植物的生长过程中,光照适宜程度对植物的生长有着重要影响.     

亚适低温影响植物生长及氮营养的分子生理机制研究进展

早春低温是限制植物生长的环境因子之一,低温胁迫将导致作物严重减产、品质下降、养分利用效率降低。目前,相关研究多关注于温度在15℃以下的植物生理及分子调控过程网络。增施氮肥或激素等能提高植物耐寒能力,总结了亚适低温对植物的生长表型、代谢生理以及氮利用的影响,讨论了植物响应亚适低温并调控氮吸收利用的生物学机制,以期为深入解析植物在亚适低温下的氮高效利用及其分子生理机制提供参考。     

兴安落叶松（Larix gmelinii Rupr）针叶解剖结构变化体现其光合能力对气候变化的适应性

叶片易受环境因子影响，其形态解剖结构特征不但与叶片的生理功能密切相关，而且反映树木对环境变化的响应和适应。叶片结构的改变势必会改变树木的生理功能。同一树种长期生长在异质环境条件下，经过自然选择和适应，会在形态和生理特性等方面产生变异，形成特定的地理种群。另外，母体所经受的环境胁迫也会影响到其子代的生长、发育和生理等特征。因此，了解植物叶片形态结构对环境变化的响应与适应是探索植物对环境变化的响应适应机制的基础。兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)是我国北方森林的优势树种，主要分布在我国东北地区，但日益加剧的气候变化可能会改变其现有的分布区。为了区分叶片对气候变化的可塑性和适应性，本研究采用同质园法比较测定了6个不同气候条件下的兴安落叶松种源的32年生树木的针叶解剖结构和光合生理相关因子，利用石蜡切片方法分析了针叶的解剖结构特征、光合能力（Pmax-a）、水分利用效率（WUE）之间的关系及其对气候变化的适应性。结果表明：表皮细胞厚度、叶肉细胞厚度、传输组织厚度、维管束厚度、内皮层厚度以及叶片总厚度均存在显著的种源间差异（P < 0.05）。叶肉细胞厚度与Pmax-a、气孔导度和WUE之间均存在显著的正相关关系（P < 0.05）。叶肉细胞厚度、表皮细胞厚度、叶片总厚度以及叶肉细胞厚度和表皮细胞厚度在叶片总厚度中所占比例均与种源地的干燥度指数（即年蒸发量与年降水量之比）呈正线性关系。这些结果说明：不同种源兴安落叶松针叶解剖结构因对种源原地气候条件的长期适应而产生显著的差异，从而引起其针叶光合作用、水分利用等生理功能发生相应的变化,从而有利于该树种在气候变化的情景下得以生存和繁衍。     

根际与非根际土壤铜化学行为的研究进展

铜是动植物必需的微量元素,但过量的铜会严重影响动植物的生长。近年来,随着工农业的发展,土壤的铜污染加重并成为重要的土壤环境问题之一。铜污染研究已扩展到根际微域。根际是受植物根系及其生长活动显著影响的土壤微区,其特殊的化学、物理和生物性质对重金属的形态变化和迁移性影响巨大。对近年来铜在根际pH、Eh、根系分泌物、根际有机物和微生物变化影响下的化学行为研究进展进行了综述,今后需进一步深化单个或者多个根际环境因子（pH、Eh、根系分泌物、根际有机物等）对铜形态变化影响的研究,为评估其在土壤环境中赋存释放风险、阐述铜污染土壤化学和生物修复机制提供指导。     

克隆植物生长特征对土壤养分的响应研究概述

生境异质性普遍存在于自然环境中,作为植物生长最重要的生境因子之一,土壤养分资源水平的异质分布在植物个体及种群大小、觅养生长格局、能量投资和繁殖分配等多种维度影响克隆植物表型可塑性,蕴含着重要的生态适应意义。通过综述克隆植物个体及种群特征在不同土壤养分资源水平下的表现型差异和分化,分析了表现型差异和分化的内存机理,探讨了克隆植物对土壤养分资源水平的生态应答对策和生态适应策略。     

转录因子AtOFP4影响拟南芥表皮细胞的伸长

为分析拟南芥中转录因子AtOFP4在植物生长发育过程中的功能,对拟南芥OVATE基因家族中第I亚组的Atofp4缺失突变体进行筛选与表型分析,对35S:HA-OFP4转基因植株进行表型分析。结果表明,与野生型相比,Atofp4突变体植株表型没有显著变化;而35S:HA-OFP4转基因植株各器官形态结构出现多效畸变,进一步分析发现因地上器官表皮细胞在长轴上显著缩短导致植株各器官形态结构发生变化。GA3处理35S:HA-OFP4转基因植物幼苗,结果表明,GA3对下胚轴生长具有明显补偿作用,说明转录因子AtOFP4与GA3相关。在正常生长条件下,AtOFP4基因过量表达可抑制表皮细胞伸长,影响转基因植物生长发育。     

AM真菌对草原生态系统中宿主植物与草食动物互作的调控

 丛枝菌根（Arbuscular mycorrhizae,AM）是自然生态系统中广泛存在的一种植物根系与菌根真菌的共生体。在草原生态系统中,维持家畜放牧是其最重要的生态学功能之一。目前关于AM真菌—宿主植物—草食动物相互关系的研究已经引起广泛关注,其中AM真菌与宿主植物的关系,以及草食动物与植物的相互作用研究已经较为深入,但有关AM真菌对宿主植物与草食动物的互作研究尚待加强。基于此,本文从AM真菌介导植物对放牧行为响应的角度,围绕AM真菌对放牧行为影响下植物的补偿性生长及其机制、植物形态的可塑性变化及植物群落结构变化等的影响和作用机理进行综述,以期为深入研究AM真菌—宿主植物—草食动物之间的多重作用关系进行阐述,完善草食动物与植物的相互作用机制、阐明放牧草地退化的机理,了解AM真菌在植物放牧响应中的作用,为放牧管理决策系统的建立和天然草地的健康发展提供理论依据。     

小龙虾养殖水体氮磷污染问题的对策研究

虾稻模式具有良好经济效益,而养殖水体必须用湿地植物高效净化氮磷。借鉴了农作物高效吸收利用氮磷的根系表型特点,综述了湿地植物表型可塑性、根系结构、生理功能以及已有去除水体氮磷研究进展。提出了人工调整湿地植物物候期,不同环境条件诱导其具有高效吸收氮磷的根系表型可塑性,以便适用于小龙虾(Procambarus clarkii)养殖水体的关键处理时期,合理搭配物种组合构建人工浮岛。     

光照对植物体内碳氮分配作用的机理研究进展

碳、氮同化能力以及碳、氮在体内的分配格局不仅决定着植物各器官的形态建成速度,而且与植物适应所生长的环境生态对策密切相关。碳、氮代谢是高度互作的,在植物体内分配是相互影响、相互制约,并处在动态变化中的,其分配比例受植物自身源库关系的密切影响。植物在变化光强下,产生了植物形态可塑性和生理可塑性的变化。植物对光能的利用与碳氮分配也有一定关系,光强变化通过碳氮分配,对光合作用产生了反馈调节,主要是通过影响光合作用、植物生长和氮素吸收而实现的。当碳同化和硝酸还原因竞争光反应产物而相互抑制,CO2同化加速又可产生较多的碳架,有利于氨基酸的合成。二者的矛盾统一于光强的调节。在分子水平上阐释光强变化对碳氮分配的调节,以及光强变化和碳氮分配关系的深层次机理,是未来应加强的研究方向。     

西藏地区C·N·P生态化学计量学研究进展

生态化学计量学是从生态系统能量和元素平衡的角度,揭示元素在生物地球化学循环以及生态系统对环境变化的调控机制。总结近年来在我国西藏地区针对植物、凋落物、土壤和土壤微生物量C、N、P生态化学计量及其对环境变化的响应方面的研究成果,并对未来的研究方向进行展望。相关研究表明,植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统C、N、P化学计量具有较强相关性,并受生物因子、非生物因子和人类活动的显著影响。植物生长主要受N元素的限制,C、P极度下降时N含量升高,植物通过自我调节能力表现出较强的竞争力和较高的内稳性;土壤养分表现出一定的“表聚性”效应;受海拔高度和温度的影响,微生物对凋落物的分解速率下降,可在一定程度上解释高海拔地区土壤肥力较贫瘠的原因。关于植物-凋落物-土壤-土壤微生物系统生态化学计量学的研究,今后可在多尺度、不同生态系统下进行长期的、多因子交互控制试验的研究。     

竹子生理可塑性的环境胁迫效应研究进展

竹子在生长过程中会受到各种环境胁迫,对逆境会做出生理上的响应和适应。在长期的进化过程中,竹子形成了相应的保护机制和生态适应对策,其中,生理可塑性是对环境影响反应的最直接表现。环境胁迫包括温度、水分和土壤盐碱、养分、重金属和大气污染等。从活性氧代谢、膜脂过氧化、抗氧化酶系统、渗透调节系统和光合生理等方面对竹子生理可塑性的环境胁迫效应研究进行了综述,并对竹子环境胁迫的生理适应与响应机制、基于生理可塑性多因子综合评价的抗逆竹种筛选、环境胁迫对竹子分布区域和碳平衡等重点研究方向进行了展望,旨在为环境变化特别是气候变化背景下的竹林适应性经营对策提供理论参考。     

植物中游离氨基酸在水淹胁迫下响应的研究进展

游离氨基酸含量的变化可以用来指示环境压力的变化。近年来,研究植物形态、分布格局等对水淹的响应较多,但对植物中氨基酸代谢机制的研究较少。综述水淹下植物中氨基酸代谢的变化,主要包括植物组织中游离氨基酸GABA、Glu在水淹胁迫下的响应,以及植物中其他游离氨基酸的响应情况,提出以后研究应关注复合压力胁迫下植物中游离氨基酸的响应。     

利用基因芯片研究植物非生物逆境响应基因表达的进展

极端温度、干旱和高盐等逆境胁迫影响作物的正常生长,会导致作物大幅度减产。分子遗传和基因组学研究表明,大量基因受到逆境胁迫的诱导,包含转录因子在内的许多信号因子参与了逆境响应。基因芯片能够进行整个基因组范围的基因表达分析,利用基因表达谱分析,结合代谢组学和蛋白组学研究,已在阐明植物抗逆机制和发掘植物逆境胁迫响应相关基因方面取得重要进展。综述利用基因芯片对植物在极端温度、干旱和高盐等非生物逆境胁迫下基因表达的研究进展。     

海鲂鱼类的分类学研究

在鱼类分类研究中,形态学差异最为简单和直观,被广泛应用于生物进化、物种起源及物种分类鉴定等研究中。但是,许多生物的形态特征容易受环境的影响,同一类群的生物可能由于生境条件的差异或者对同一生境的反应和适应能力不同而呈现显著的形态学特征差异,影响正确的鉴定分类。随着现代分子生物学技术的发展,越来越多的分子生物学技术被应用于分类学研究。DNA条形码技术是分子分类学中主要的方法,与传统形态进行鉴定的方法相比DNA条形码不会受到生物性别、发育阶段、性状相似性和表型可塑性的限制和影响。通过对海鲂鱼类研究现状的了解,得知目前国内对海鲂鱼类的相关研究相对较少。综上可以利用传统形态学描述为基础结合DNA条形码技术来准确鉴定海鲂鱼类。