植物抗盐机理的研究进展

盐胁迫是抑制植物生长 ,降低农作物产量的主要环境因素之一 .长期以来 ,关于如何提高植物的抗盐性 ,增加在盐胁迫下农作物的产量一直是人们关注的焦点 .植物对盐胁迫的反应机制和抗盐机理的探明 ,是指导通过生物工程方法或其它措施改造植物提高其抗盐能力的前提 .由于植物的抗盐性状涉及生理生化多方面的因素 ,是一个多基因控制的极为复杂的反应过程 ,而且不同植物甚至同一种类不同品种的植物 ,对盐胁迫的反应及其适应机制也不尽相同 .植物抗盐能力的强弱差异较大 ,有些植物在 2 0 0～ 50 0ｍｍｏｌ/ＬＮａＣｌ的条件下能继续生长 ,完成其生…     

盐雾胁迫对榄仁幼苗生长及体内矿质元素分布的影响

在温室培养条件下,用叶片喷雾的方式对盐生植物榄仁（Terminalia catappa）的幼苗进行NaCl胁迫处理,研究了盐雾胁迫对其生长、5种矿质元素（Ca2＋、Mg2＋、Na＋、K＋、Cl-）和灰分在幼苗不同叶龄叶片和叶片各部分分布的影响,以探讨盐雾胁迫下的盐害机理,以此指导实际工作中盐害诊断与预防措施,为筛选耐盐树种建设沿海防护林提供依据。结果表明：盐雾胁迫下榄仁幼苗的叶、茎、根生长比对照组缓慢,K＋在各叶片分区的分布差别较小,Ca2＋、Mg2＋、灰分在叶片中心区分布较多,Na＋和Cl-均向叶缘集中,且Na＋和Cl-质量分数显著增加（P〈0-05）,可见盐雾胁迫下榄仁幼苗叶片盐分较易集中在叶尖、叶缘,这与叶片病斑多分布于叶尖、叶缘的症状相符。盐雾胁迫下榄仁幼苗叶片的灰分质量分数在叶片中心区分布最多,并呈现老叶〉成叶〉新叶,而且随胁迫时间增加呈升高趋势,叶片不同部位和不同叶龄的灰分质量分数都显著高于对照组（P〈0-05）,故盐雾胁迫促进植物体灰分积累。盐雾胁迫下榄仁幼苗的 K＋、Na＋、Cl-在新叶分布最多,Ca2＋在老叶分布最多,Mg2-在成熟叶分布最多,可见新叶对盐雾胁迫最敏感。不论是在叶片不同部分、不同叶龄的分布,还是在盐雾胁迫下5种矿质元素质量分数的变化上,榄仁幼苗体内的Na＋-Cl-存在极显著强正相关（P〈0.01）。     

鲁东丘陵同质生境中11个树种叶解剖学特性比较

叶片是植物应对环境变化较为敏感的器官,叶解剖结构在一定程度上也体现出了树木对特殊生境的适应能力.为阐明植物对干旱生境的适应特征,对鲁东丘陵石灰岩山地同质生境内11个树种叶片以及叶脉的解剖结构进行分析.结果显示,各树种均为异面型叶,该类型叶片在解剖结构上具有显著的栅栏组织和海绵组织区分.叶表皮厚度在不同树种之间无明显差异,但上表皮普遍较下表皮厚(上表皮平均厚度为34.66μm,下表皮平均厚度为17.87μm).分别按乔、灌、藤3种生活型进行统计,发现叶片上下表皮厚度在生活型之间差异并不显著.各树种叶片均具有较发达的栅栏组织,而海绵组织排列较为稀疏.栅栏组织厚度与海绵组织厚度平均比值为2.42.在叶脉解剖结构中,各树种1级叶脉木质部厚度与韧皮部比值在1.43-5.30之间,且在树种间有显著差异,但该比值在乔、灌和藤3种生活型之间的差异不显著.叶脉解剖性状与叶片解剖性状存在显著相关(P 0.01).栅栏组织厚度与海绵组织厚度比值、叶脉木质部厚度在一定程度上表征了树种对干旱生境的适应能力.本研究从叶解剖特性方面阐明了叶片对干旱生境的适应特征,可为未来干旱瘠薄山地植被修复树种选择提供参考.(图4表4参48附图2)     

温带荒漠植物叶片功能性状对土壤水盐的响应

植物叶片功能性状与环境因子的关系一直倍受关注。以艾比湖湿地国家自然保护区荒漠林为研究对象,布设5条30m×3 000m样带,设置30个样方,并沿土壤水分(4.20%±0.57%)、(9.69%±1.95%)、(17.59%±0.83%)和盐分(3.45±0.46)、(4.72±0.74)、(6.42±0.35)g·kg-1环境梯度系统测量了群落中植物的4种叶片性状,包括叶面积、叶厚度、比叶面积和叶绿素含量等,试图寻找干旱和盐渍化双重胁迫下物种、生活型和群落3种水平上叶片功能性状的调整策略,并对是否出现策略响应现象作出可能解释。结果表明,(1)物种水平上,只有花花柴(Karelinia caspica)和罗布麻(Apocynum venetum)的叶绿素含量与土壤盐分表现出显著线性关系,前者为正相关关系(P0.05),后者为负相关关系(P0.01);所有植物叶片厚度与土壤水分、盐分和水盐比均无显著线性关系(P0.05);罗布麻和白刺(Nitraria schoberi)的叶片面积与土壤水分和水盐比均呈显著负相关关系(P0.05),多枝柽柳(Tamarix ramosissima)与土壤盐分有显著正相关关系(P0.05);芦苇(Phragmites australis)、白刺、梭梭(Haloxylon ammodendron)和胡杨(Populus euphratica)的比叶面积与土壤水分和土壤水盐比之间有显著正相关关系(P0.05)。说明在温带荒漠区,深根系植物能利用更多资源,减弱盐害作用,更易保持叶片功能来适应盐、旱胁迫。(2)生长型水平上,沿着土壤水盐梯度(Ⅰ高水高盐-Ⅱ中水中盐-Ⅲ低水低盐),草本和乔木植物的叶片厚度均呈逐渐升高趋势,叶绿素、叶片面积和比叶面积都呈逐渐下降的趋势;灌木叶片厚度呈倒"V"型变化,叶绿素、叶片面积和比叶面积呈"V"型变化。乔木和草本权衡叶片厚度与面积之间碳投资的功能,以及灌木的丛生特性体现了温带荒漠区不同生长型植物适应不同胁迫环境的生长策略。(3)群落水平上,叶片功能性状在Ⅱ梯度下与I梯度或Ⅲ梯度之间呈显著差异;并且土壤盐分含量和土壤水分含量的解释量均较大,其中土壤盐分含量的解释量最大,为13.7%,土壤水盐比值的解释量最小,为2.4%。说明不同水盐梯度下,群落植物叶片性状梯度性的功能调节保持着资源优化配置,侧面反映出水盐异质性分布在一定程度上决定了温带荒漠区植物群落构建。     

盐胁迫条件下三角滨藜叶片中盐分的积累与分配

用扫描电镜和能谱仪测定不同浓度NaCl胁迫2wk后的三角滨藜幼叶和成熟叶中Na 在细胞外和细胞内的分布情况,并利用原子吸收分光光度计测定叶片中Na 的积累量,同时还观测了盐囊泡及其与盐的积累、分泌之间的关系.结果表明,在盐胁迫下,三角滨藜叶片中的Na 积累量随根外溶液盐浓度的升高而增加,而盐囊泡的含盐量并无显著变化.同时发现,叶片中的Na 主要积累在细胞内.因此,可以认为,三角滨藜主要靠吸收并在细胞内积累Na 来降低渗透势,保证植株的水分吸收,而三角滨藜的盐囊泡在盐分分泌与抗盐中并无实质性作用.图2表3参12     

茉莉酸类物质(JAs)的生理特性及其在逆境胁迫中的抗性作用

以茉莉酸(JA)和茉莉酸甲酯(MeJA)为代表的茉莉酸类物质(JAs)是广泛存在于高等植物体内的一种新型植物生长调节物质,在调节植物生长发育、光合特性、抗逆反应等起着重要的作用。茉莉酸类物质能抑制植物生长,抑制种子和花粉粒萌发,促进叶片和果实衰老,加速细胞的分裂和膨大,促进气孔关闭,诱导禾本科植物的颖花开放;此外还能调节植物的光合作用和呼吸作用及保护酶活性。目前更多的研究表明,茉莉酸(酯)类物质是与抗性密切相关的植物生长物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。在植物受到伤害时,植物体内茉莉酸及其衍生物的含量显著增加,进而诱导一系列与抗逆有关的基因表达,如蛋白酶抑制剂、硫蛋白和苯丙氨酸转氨酶(PAL)等,提高酯氧合酶活性,从而增强植物的抗性。研究还发现,在干旱逆境胁迫条件下,与脱落酸(ABA)的表现相似,茉莉酸类物质大量积累,外施能增强植物的抗旱性。茉莉酸与脱落酸在抑制生长、促进衰老和逆境胁迫的反应上作用极为相似,两者可协同起作用或独立发挥,而茉莉酸与水杨酸(SA)二者之间则大多研究认为存在相互抑制的拮抗作用,但也有一定协同作用。而茉莉酸与各种激素的信号传导途径的相互作用机制仍有待进一步深入研究。     

植物叶片在食叶昆虫胁迫下的正向效应及其机制

植物对外界因素刺激的反应逐渐被人们认识．在食叶昆虫胁迫下，某些植物的叶片对一定程度损害的反应在缓解危害、弥补所造成的损失方面表现出了多方面的正向效应．幼叶在高食叶昆虫胁迫下幼叶延缓变绿和减少光合作用．在损失部分叶片后，光合速率的变化与剩余叶量之间的关联作用在维系整体营养、生长方面具有明显的峰谷效应；被食植物代谢方式的调整与代谢产物的变化对抵御食叶昆虫进一步危害、抑制虫体发育和影响下一代叶食昆虫质量与数量有明显作用．植物部分组织的损失在客观上缓解了余下植物体的水分胁迫，特别是干旱时期的水分胁迫，使得余下的组织功能得到更有效的发挥．另外，叶片部分养分在植物生长重要时期的转移与昆虫取食高峰的时差可称作是一种物候防御．参32     

狭叶锦鸡儿叶片解剖结构对干旱胁迫下荒漠草原退化梯度的响应

根据草地"四度一量"和气象信息,从内蒙古鄂托克旗荒漠草原18个样点中选取4个,依草地干旱及利用程度由东向西划分为对照(CK)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)。利用方差分析、相关分析和对应分析法,对各退化程度上的狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla Pojark)叶片解剖结构进行了观察和研究,以探讨自然条件下,不同生境狭叶锦鸡儿对干旱胁迫梯度(退化梯度)的生态适应性。结果表明:(1)叶片解剖结构横切面为"V"型向内弯折,不同解剖结构对干旱胁迫响应敏感度不同,可塑性存在较大差异,可塑性较大解剖结构与干旱胁迫相关性较大;(2)对照和轻度退化条件下,叶片宽度(K)较大,其余结构尺寸均相对较小。中度和重度退化条件下,叶片厚度(H)、远近轴栅栏组织厚度(XBZ、SBZ)、上下表皮细胞直径(SBX、XBX)、上下表皮细胞壁厚度(SBB、XBB)和上下表皮角质层厚度(SBJ、XBJ)均较大。在长期干旱胁迫下,草地存在不同程度的退化,狭叶锦鸡儿为适应生境形成了与环境相适应的解剖结构,这种较强的适应性是其能够广泛分布的基础和保证。     

茉莉酸甲酯(MeJA)对水稻幼苗的抗旱生理效应

茉莉酸类物质(Jas)是植物体内广泛存在的生长调节物质,它作为内源信号分子参与植物在机械伤害、病虫害、干旱、盐胁迫、低温等条件下的抗逆反应。选用抗旱性存在明显差异的两个水稻(Oryza sativa L.)品种中二欧六和丰华占作为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱 茉莉酸甲酯(MeJA)三种处理研究了茉莉酸甲酯对水稻幼苗的抗旱生理效应。研究结果表明,干旱胁迫后两个水稻品种幼苗叶片水势均显著降低,而干旱后喷施茉莉酸甲酯能明显增加叶片的水势,改善叶片的水分状况,抗旱性强的品种水势增加幅度较大。干旱胁迫后水稻叶片的抗氧化酶活性,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)及过氧化氢酶(CAT)和有机渗透调节物质,包括可溶性糖、脯氨酸及游离氨基酸含量均大幅度上升,而干旱 茉莉酸甲酯处理则能降低了这些物质的含量,两个水稻品种的变化趋势表现一致。研究结果表明外施茉莉酸甲酯在一定程度上能减缓干旱胁迫对水稻幼苗造成的伤害,有效地提高抗旱性,但这这种增强效应在不同水稻品种间存在一定差异。     

吉兰泰盐湖周边荒漠植物养分、叶片功能性状及适应策略研究

为分析叶片功能性状与养分质量分数的相关关系,探究荒漠植物通过叶片功能性状、养分特征表现出的对环境胁迫的适应策略,以阿拉善盟吉兰泰盐湖区固定沙地生长的荒漠植物为研究对象,对植物叶片的水分与功能性状指标、养分元素质量分数进行测定,运用单因素方差分析、相关性分析等方法对叶片功能性状、养分质量分数以及二者的关系进行分析。结果表明,(1)荒漠植物通过较高的干物质质量分数(LDMC,0.125—0.329 g·g~(-1))、较低的比叶面积(SLA,1.071—23.291 m2·kg~(-1))和叶片含水量(LWC,53.271%—87.102%)来抵御荒漠环境的胁迫,可将这3个指标结合作为荒漠植物筛选的主要性状指标。(2)通过与其他相关研究结果对比,得出荒漠植物叶片通过高水平的N、K、Mg、Na质量分数进行调节,提高植物对水分的利用效率,保证正常生理功能。不同种植物生长受N、P限制的表现不同。(3)荒漠植物通过较高的叶片N、P质量分数来满足植物生长对养分的需要,比叶面积与N质量分数呈正相关,比叶面积高的植物生长速率高,易取得竞争优势;N、P、Na质量分数与叶片干物质质量分数呈极显著负相关,而与叶片含水量呈正相关;Ca、Mg、Na的质量分数与叶片相对含水量和叶片厚度均呈显著正相关关系,Ca、Mg、Na作为植物叶片细胞稳定性及渗透压调节元素在发挥作用。     

茉莉酸甲酯(MeJA)对干旱胁迫下水稻幼苗光合作用特性的影响

茉莉酸(JA)及茉莉酸甲酯(MeJA)是广泛存在于植物体内的与抗性关系密切的生长物质,能显著增强植物在机械伤害、低温、盐害、干旱等非生物环境胁迫和病虫害等生物胁迫中的抗性.以水稻品种中二欧6为实验材料,通过设置对照、干旱、干旱+MeJA、干旱+MeJA+水杨苷异羟肟酸(SHAM)四种处理,研究了干旱胁迫下施用MeJA及其代谢抑制剂SHAM对水稻幼苗的叶绿素荧光和光合作用特性的影响.研究结果表明,干旱胁迫下外源MeJA(0.25 μmol·L~(-1))处理可显著提高水稻幼苗的叶片水势、叶绿素含量、叶绿素荧光参数Fv/F_0和Fv/Fm值、蒸腾速率、叶片气孔导度、胞间CO_2浓度,降低ABA含量,从而提高水稻幼苗的抗旱性.然而,加入茉莉酸信号途径的抑制剂水杨苷异羟肟酸(SHAM)后MeJA诱导的水稻抗旱效应受到逆转,表现在水稻幼苗叶片水势、叶绿素荧光和光合作用参数等显著下降,ABA含量显著上升.     

干旱胁迫对香蒲生长和叶绿素荧光参数的影响

采用野外调查方法,研究了不同土壤含水量条件下香蒲植株的形态、生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光参数的变化。结果表明：（1）土壤含水量对香蒲株高影响显著,轻度、中度和重度干旱处理香蒲株高分别下降为对照（土壤水分始终饱和）的90.90%、68.19%和63.64%。（2）香蒲茎直径、叶长、叶宽和叶绿素含量均随土壤含水量的降低而呈递减趋势,枯叶率却明显增加。（3）不同土壤含水量条件下香蒲密度和生物量差异均达显著水平（P〈0.05）。轻度、中度和重度干旱组香蒲密度分别比对照下降41.67%、53.33%和66.67%;而对照香蒲单株生物量分别为轻度、中度和重度干旱组的2.25、5.54和7.45倍。（4）香蒲叶片最大光量子产量（Fv/Fm）和最大相对电子传递速率（Re,t,max）随土壤含水量的减少而明显降低。干旱降低了香蒲叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）的光化学效率,抑制了香蒲的生长。     

不同水分条件下三裂叶豚草叶解剖结构的生态适应性

三裂叶豚草（Ambrosia trifida）是世界公害杂草,于20世纪30年代传人我国后,对我国人民的生产生活和生态系统造成了严重危害。本研究以我国北方地区主要分布的入侵植物三裂叶豚草为对象,采用盆栽实验的方法及石蜡切片技术,在Zeiss Image．A,光学显微镜下研究不同土壤水分条件下三裂叶豚草叶片解剖结构的变化。结果表明：三裂叶豚草在90％土壤相对含水量处理下叶片厚度、上下表皮厚度均增加,是细胞储水量增加,细胞体积增大的结果;在50％、30％土壤相对含水量处理下三裂叶豚草叶片变薄、栅海比值增大,是典型的节约型干旱适应,同时叶肉栅栏细胞层数增加、栅栏细胞密度增大,表现出强壮型干旱适应特征;干旱胁迫程度越大,三裂叶豚草叶显微结构变化越大。不同水分条件下三裂叶豚草解剖特征总体可塑性值为0．39,具较高可塑性,其中叶片厚度、上表皮厚度、下表皮厚度、栅栏组织与海绵组织的厚度比（P／S）、栅栏细胞密度等指标较栅栏组织厚度、海绵组织厚度具有更大可塑性,表明这些因素对三裂叶豚草成功入侵有较大作用。     

内生真菌感染对黑麦草若干抗旱生理特征的影响

对周期性干旱胁迫下内生真菌感染（EI）和非感染（EF）的黑麦草植株的几项生理指标进行了比较。结果表明，干旱胁迫导致EI和EF叶片相对水分含量下降，细胞膜透性增加，游离脯氨酸累积，叶绿素，类胡萝 纱和淀粉含量下降，可溶性糖含量增加，与EF植株相比，干旱胁迫下EI植株可溶性糖含量较高，膜透性及脯氨酸含量均较低，从生理生化角度说明内生真菌可提高其宿主植物的抗旱性。图3参39     

三叶爬山虎叶片解剖结构和光合生理特性对3种生境的响应

藤本植物生活环境的时空变化较为剧烈,为适应异质性生境常表现出较大的可塑性,其形态解剖结构及光合生理特征被认为能很好地体现对异质生境的适应。为了明确藤本植物叶片结构和光合作用对不同生境光强的响应策略,以木质藤本三叶爬山虎（Parthenocissus himalayana）为对象,采用光合仪测定和解剖显微观察的方法研究了哀牢山亚热带湿性常绿阔叶林的林外（全光照）、林缘（遮荫）和林内（荫生）3种自然生境中三叶爬山虎的叶片解剖结构和光合生理特征的变化,以期阐述三叶爬山虎对不同光环境的生态适应能力及策略,为森林生态系统的管理和物种多样性的保护及群落优化配置提供理论依据。结果表明：从林内到林外随着生境光强增加,叶片厚度（157.77～299.17μm）、上表皮厚度（21.30～28.40μm）、栅栏组织厚度（30.83～124.65μm）、栅栏组织细胞面积（430.95～652.97μm2）显著增大（P〈0.01）,栅栏组织细胞长度（29.23～49.54μm）和周长（86.58～155.17μm）、下表皮厚度（16.14～19.01μm）、气孔长度（24.13～27.10μm）和气孔密度（86.20～129.41个·mm-2）呈显著上升趋势（P〈0.05）。栅栏组织细胞宽度（19.67～22.81μm）在3种生境中无显著差异。叶片解剖结构性状的平均可塑性值为0.37,其中最大值是栅栏组织细胞长度（0.67）,最小值是气孔长度（0.11）。光饱和点（201.27～1299.17μmol·m-2·s-1）、光补偿点（3.86～29.88μmol·m-2·s-1）、饱和光强最大光合速率（2.20～12.03μmol·m-2·s-1）、暗呼吸速率（0.17～2.19μmol·m-2·s-1）、CO2补偿点（83.01～237.26μmol·m-2·s-1）、饱和CO2最大净光合速率（2.07～25.49μmol·m-2·s-1）、光呼吸速率（0.36～7.57μmol·m-2·s-1）、初始羧化效率（0.006～0.035μmol·μmol-1）随着生境光强的增高呈上升趋势,而表观量子效率（0.067～0.031μmol·?     

Leaf structural diversity is related to hydraulic capacity in tropical rain forest trees

The hydraulic resistance of the leaf (R1) is a major bottleneck in the whole plant water transport pathway and may thus be linked with the enormous variation in leaf structure and function among tropical rain forest trees. A previous study found that R1 varied by an order of magnitude across 10 tree species of Panamanian tropical lowland rain forest. Here, correlations were tested between R1 and 24 traits relating to leaf venation and mesophyll structure, and to gross leaf form. Across species, R1 was related to both venation architecture and mesophyll structure. R1 was positively related to the theoretical axial resistivity of the midrib, determined from xylem conduit numbers and dimensions, and R1 was negatively related to venation density in nine of 10 species. R1 was also negatively related to both palisade mesophyll thickness and to the ratio of palisade to spongy mesophyll. By contrast, numerous leaf traits were independent of R1, including area, shape, thickness, and density, demonstrating that leaves can be diverse in gross structure without intrinsic trade-offs in hydraulic capacity. Variation in both R1-linked and R1-independent traits related strongly to regeneration irradiance, indicating the potential importance of both types of traits in establishment ecology.     

Larrea tridentata叶片解剖结构与保水特性的研究

为了解L.tridentata叶片在解剖学方面适应干旱的特征以及叶片的保水特性,采用石蜡切片法观察L.tridentata叶片的解剖结构,同时测定叶片保水曲线。结果显示：L.tridentata叶片厚233.6μm,表皮细胞大,具有较厚的表皮细胞外壁与角质层,上表皮外壁与角质层总厚度为23.7μm;栅栏组织发达,在叶片中占55%,细胞细长,排列紧密。从叶片保水曲线上看,L.tridentata叶片从失水到基本恒重的时间为120 h左右,显示其叶片抗脱水能力强。     

干旱胁迫对文心兰抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响

以切花文心兰＂黄金2号＂（Oncidium Gower Ramsey‘Gold 2’）幼苗及成熟苗为材料,用盆栽控制浇水模拟干旱的方法,对不同程度干旱胁迫下其叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的变化进行研究。结果表明,文心兰＂黄金2号＂具有一定的耐旱性。随着干旱胁迫程度的加深,文心兰幼苗及成熟苗的相对含水量和相对电导率变化慢、幅度小,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性能保持一定水平,渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸含量持续上升,表明文心兰＂黄金2号＂对干旱胁迫具有较强的适应能力。