晋北典型针叶人工林叶功能性状特征及其与土壤因子的关系

为了解释植物叶片的资源分配特征及其与土壤因子间的适应策略,该研究以黄土高原东北缘山西省大同市新荣区油松、樟子松人工纯林及其柠条混交林为对象,采用样方法采集样木树冠中部生长良好的轮生枝中东西南北4个方向的枝条,并在每个枝条上选择里、中、外3处有代表性的当年生叶和多年生叶;采用“S”形采样法在每个样方内选取9个取样点,用土钻采集各样点0~20 cm土壤样品;测定分析不同造林模式下油松、樟子松异龄叶功能性状特征、土壤理化性质以及二者的关系,为人工林培育及经营提供理论支撑。结果表明:(1)不同造林模式下油松及樟子松叶功能性状的差异集中在化学计量之间;随着叶龄增长,油松、樟子松均表现出干物质含量上升,氮磷含量下降的特征。(2)土壤全磷、全氮含量分别是油松当年及多年生叶的主要解释因子,土壤全磷与当年生叶碳氮比、有机碳、碳磷比均呈显著正相关关系,与全氮、叶面积及叶干物质含量呈显著负相关关系,土壤全氮与多年生叶全磷含量呈正相关关系,与叶有机碳、碳磷比、碳氮比则呈显著负相关关系。(3)樟子松当年生叶功能性状的关键土壤因子是土壤容重、全磷含量,其与叶碳氮磷的比值、干物质含量、碳含量呈正相关关系,而与氮磷含量呈负相关关系;多年生叶功能性状的关键土壤因子是土壤容重、含水量、pH,其与叶氮磷含量呈正相关关系,与碳含量、干物质含量、比叶面积等呈负相关关系。(4)油松及樟子松纯林的叶功能性状更易向关键土壤因子含量更高的方向偏移,说明与柠条混交可有效分异叶片生长对主要土壤因子的集中需求,但混交造林模式下林木长势有所衰弱;结合研究区资源匮乏现状,林木种植密度较大,竞争加剧了生存压力导致林木生长受限。

甘蓝型油菜抗茎倒材料的筛选与候选基因挖掘

该研究采用茎秆抗折力指标评价了200份甘蓝型油菜种质资源抗茎倒伏能力,据此筛选出极端抗茎倒材料和不抗茎倒材料各1份,随后测定了2份材料成熟期茎秆的理化组分含量,并对2份极端抗茎倒差异材料蕾苔期、盛花期茎秆进行转录组测序分析,为甘蓝型油菜抗茎倒伏的遗传改良奠定基础。结果表明:(1)200份甘蓝型油菜种质资源的茎秆抗折力和茎粗均为正态分布,均属于数量遗传性状,并依据茎秆抗折力和农艺性状筛选出生育期相近,株型相似,茎秆粗度差异不显著,但茎秆抗折力差异显著的极端不抗茎倒材料GY172和抗茎倒材料GY199。(2)GY199的韧皮部比GY172更加致密,而GY172成熟期茎秆中的半纤维素、木质素、中性洗涤纤维及总可溶性糖含量均显著高于GY199,而其纤维素含量极显著低于GY199,即成熟期茎秆纤维素含量与这2个材料的茎秆抗折力呈正相关。(3)蕾苔期、盛花期茎秆转录组测序发现,碳代谢、碳固定、磷酸戊糖途径、氨基酸的生物合成、糖酵解/糖异生等途径的14个基因(BnaA10G0056100ZS、BnaC08G0455100ZS、BnaA08G0262400ZS、BnaC08G0239700ZS、BnaA07G0362300ZS、BnaC02G0081300ZS、BnaC04G0273000ZS等)以及纤维素合成相关的9个基因(BnaA05G0152200ZS、BnaA01G0411100ZS、BnaA03G0018900ZS、BnaA03G0037800ZS等)在抗茎倒材料GY199中显著上调表达,这些基因可能参与调控了茎秆强度性状,可作为油菜抗茎倒候选基因。

胡杨幼苗根系生长与构型对土壤水分的响应

胡杨实生幼苗成活率低是制约其更新与人工育苗保存的关键问题,而幼苗根系生长与构型是影响其存活的重要因素。该试验以1年生胡杨幼苗为材料,通过2种给水方式(断续给水和连续给水)下各6个土壤水分梯度处理的控制试验,探究胡杨幼苗根系生长与构型对荒漠地区关键因子水分的响应特征。结果表明:(1)2种给水方式下干旱胁迫均使根冠比增加,且断续给水处理下幼苗根冠比显著大于连续给水。(2)一定程度的干旱处理还可以促进幼苗根系形态发育特征的发展和根系生物量的积累,但过度干旱胁迫或土壤水分含量过多都会抑制根系生长,并以连续给水、土壤含水量15%处理下幼苗根系最为发达。(3)幼苗深扎根能力强,其根宽深比在2种给水方式下均小于1,且断续给水处理显著小于连续给水处理;2种给水方式下根宽深比都与土壤水分含量呈显著正相关。(4)根系拓扑指数在2种给水方式下无显著差异且均接近1,但都与土壤水分含量呈显著负相关。即幼苗根系趋向鱼尾状分支结构,次级分支少,这种根系延伸策略有利于胡杨幼苗在干旱贫瘠的土壤环境中生存。(5)根系构型参数的主成分分析显示,总根长、总根表面积、根宽深比和拓扑指数在2种给水方式下都能很好地表示胡杨幼苗根系构型特征。可见,胡杨幼苗根系通过构筑鱼尾状分支结构、增加垂直根纵向延伸能力和增大根冠比适应干旱环境;水分对于胡杨幼苗根系生长与构型作用显著,根系对水分因子的响应对于胡杨幼苗适应水分异质性环境具有重要意义。

川中丘陵区3个树种的细根形态和功能异质性分析

以川中丘陵区柏木低效林林窗改造初期种植的银木和香椿细根为研究对象,以未改造的柏木纯林为对照,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定银木、香椿和柏木1~5级细根的原位呼吸速率,并探讨细根形态结构和养分元素浓度与细根呼吸的相关关系,以揭示细根结构与功能异质性。结果表明：银木、香椿和柏木细根的直径、根长、组织碳浓度均随着根序级别的增加而增加,而它们细根的比根长、组织氮浓度和比根呼吸速率均随着根序的增加而降低,树种、根序级及其交互作用对3个树种细根形态、养分浓度和比根呼吸均有显著或极显著影响。回归分析显示,3个树种比根呼吸速率均随细根直径、比根长、N浓度变化呈现出系统性的变化,三者分别能解释64.7%、87.6%和、67.6%的比根呼吸变异。可见,细根在形态和功能上存在明显的异质性,且细根的形态特征、组织化学含量和生理功能之间存在着紧密的联系,为理解植物根系结构与功能变异提供了依据。

短命植物角茴香的开花物候与生殖特征

为了研究角茴香的开花物候特征及其对生殖成功的影响,于2015年对其自然种群各水平的开花物候指数、开花过程中的花部特征变化和结实特性进行了观察和统计。结果表明：（1）角茴香种群花期为4月下旬至5月下旬,种群水平的花期持续时间为36d。（2）单花具有独特的花瓣结构,其内层花瓣由白色的侧裂片和黄色的兜状中裂片构成,中裂片是角茴香植物花粉二次呈现的关键功能器官;开花进程依其外层花瓣开裂大小可分为4个阶段,即外层花瓣顶端未张口、外层花瓣顶端张口5~7mm、外层花瓣顶端张口12~14mm和外层花瓣顶端张口3~5mm。（3）花序水平的开花振幅曲线呈渐进式单峰曲线,开花同步指数为0.748,个体水平表现出较高的相对开花强度,其分布频度的偏斜率为0.45,主要频度范围分别集中在20%~30%和50%~70%之间。（4）花序水平的始花日期与花期持续时间存在显著负相关关系,开花数与座果数存在显著正相关关系。（5）自然状态下,角茴香结实率和结籽率分别是82.7%±0.1%和93.6%±0.8%。角茴香开花强度分布频度上出现的高、低强度的分异趋势是吸引传粉者、促进结实的有效生殖对策。

新疆短命植物东方旱麦草和独行菜C4相关结构的初步研究

短命植物的快速生长及高光效特性使它们能在早春萌发后较短时间内完成生活史并获得大量种子。为探讨高光效产生的内在原因,研究利用树脂半超薄与超薄切片技术对东方旱麦草和独行菜叶片显微及超微结构进行观察,并对维管束相关参数进行了统计分析,结果显示:(1)东方旱麦草显微结构具有类"花环"结构,维管束密度介于C3、C4对照之间,鞘细胞中的叶绿体多数离心分布且数量接近C4植物;超微结构显示其鞘细胞叶绿体的基粒与片层结构与叶肉细胞不同,但又与C4植物存在一定差异。(2)独行菜维管束有类"花环"结构,维管束密度大于C3对照并存在极显著差异,鞘细胞中叶绿体多数离心分布;超微结构显示叶绿体基粒与片层没有叶肉细胞发达。以上研究结果初步说明东方旱麦草和独行菜的解剖结构特点均介于C3、C4植物之间而接近C4植物。

吉首蒲儿根的繁育系统及克隆构型

吉首蒲儿根是分布于武陵山区的稀有植物,通过观察其花部特征和开花进程,检测花粉活力、柱头可授性以及套袋实验对其繁育系统进行了研究,并根据地下根茎构筑型、形态特征和地下根茎间的夹角分析了其克隆构型。结果显示：（1）吉首蒲儿根种群花期一般为45-50d,有不明显的二次开花现象,单株花期为10-22d,单个头状花序花期约为3-5d;散粉时柱头高于花药筒,形成花冠、药筒、柱头三者在空间上的分离。（2）吉首蒲儿根的杂交指数为5,P/O值为3 188,繁育类型属于专性异交,异花授粉为主,部分自交亲和,需要传粉者。（3）吉首蒲儿根地上平均含有3.61个分株和4.74个根茎数,根茎间的分枝角度以30°为主,地下根茎构筑型归属于密集型,根状茎断裂是由于组织破碎引起的。研究认为,为适应特殊的峡谷生境,吉首蒲儿根形成了独特的适应策略,先以克隆繁殖来占据生境中的有利地位,后通过＂集中开花模式＂、雌雄异熟、产生大量花粉等方式来提高异交率,以获得高质量的种子来拓展生境。

黄柳不同级序根的解剖结构及其细根的研究

采用石蜡切片法和徒手切片法对3年生黄柳不同级序的根进行解剖结构研究,并结合直径和根序对其细根进行定义,为沙生植物细根及其碳分配等相关研究提供依据。结果表明:(1)黄柳1、2级根为初生根,4、5级根为次生根,3级根为过渡型根。(2)黄柳根的初生木质部为三原型或四原型。(3)黄柳不同级序根的形态与解剖结构存在显著差异,随着根序的增加,根直径与维管柱直径逐渐增大;低级根直径主要影响因素为维管柱直径、皮层薄壁细胞直径和皮层层数;高级根直径主要影响因素为维管柱直径。(4)定义黄柳的细根为前3级根中未形成连续木栓层且直径小于0.7mm的根。该研究明确了黄柳不同级序根的解剖结构特征,并界定了黄柳细根的范围,其研究方法对于精确估计细根在生态系统中的作用具有重要的意义。

丁草胺和马拉硫磷对翅碱蓬生长及抗氧化酶系统的影响

为探讨翅碱蓬Suaeda heteroptera对农药胁迫的反应,通过盆栽试验测定了不同浓度的农药(丁草胺、马拉硫磷)对翅碱蓬的发芽率、苗高、苗质量、体内超氧阴离子自由基、过氧化氢含量,以及对抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD)活性的影响。结果表明:在8 mg/kg以下浓度的丁草胺胁迫下,翅碱蓬生长与对照组相近,酶活性较稳定,膜脂过氧化程度低,对翅碱蓬伤害不大,在8 mg/kg及以上浓度的丁草胺胁迫下,翅碱蓬的生长和酶活性受到明显影响,丙二醛(MDA)含量上升,膜脂过氧化程度高,对翅碱蓬的伤害较大;在不同浓度的马拉硫磷胁迫下,翅碱蓬各项指标有明显的变化,但在试验所选浓度范围内,翅碱蓬有非常好的耐受性,能长时间地保持在一个相对稳定的水平抵御毒害,并维持较高发芽率和较强的生命力,从MDA含量和发芽率看,马拉硫磷对翅碱蓬有正面的影响。

淡黄花百合珠芽发育过程的形态学与解剖学研究

以野生淡黄花百合(Lilium sulphureum)为实验材料,通过形态学观察、石蜡切片方法对珠芽的发生规律、发育过程中的形态学变化及解剖结构特征进行了研究,以阐明淡黄花百合珠芽繁殖的生物学机制。结果显示:淡黄花百合的珠芽形成于地上茎叶腋处叶柄的近基部位置,由叶柄表皮以内数层薄壁细胞不断分裂和分化形成;珠芽的发育过程可划分为启动期、膨大期和成熟期三个时期。成熟珠芽外观上成圆形或椭圆形,珠芽中部的薄壁细胞含有大量淀粉颗粒。淡黄花百合的珠芽具有很高的萌发率(90%以上)。研究表明,珠芽营养繁殖是其生态适应的一种重要机制。

樱桃叶片表面的特殊复合浸润性及仿生制备

使用扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、傅立叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)和接触角测量仪(contact angle meter,CAM),研究了樱桃(Cerasus pseudocerasus)叶片表面的多级微观结构、化学组成和复合浸润性.根据叶片表面粗糙形貌,建立了柱状乳突结构浸润模型.以叶片表面为复制模板,以聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)和聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)为基质,采用二次转录法构建了仿生高分子膜.结果表明:叶片表面具有超疏水性(接触角155.1°)和低黏附性(滚动角4.6°),仿生高分子膜较好地复制了叶片表面的微观形貌和复合浸润性.叶片表面的特殊复合浸润性是多级粗糙结构与化学组成协同作用的结果.

青藏高原露蕊乌头不同海拔居群的开花持续期与繁殖分配

对青藏高原东部3个不同海拔居群的露蕊乌头(Aconitum gymnandrum)(毛茛科)开花持续期和繁殖分配进行了野外观察和检测试验。结果表明:(1)随着海拔的升高,露蕊乌头的开花持续期时间延长,且不同居群间存在显著差异。(2)露蕊乌头的植株个体越大,繁殖投入越高。(3)露蕊乌头的繁殖分配在地上总生物量中所占的比例随海拔升高而增加。研究认为,露蕊乌头在高海拔地区较高的繁殖分配比例强调了有性繁殖在高山恶劣环境中的重要性,而高海拔地区开花持续期的延长补偿了传粉昆虫的减少并增加了对传粉昆虫的吸引能力。

野生厚朴花粉萌发及花粉管生长过程观察

利用荧光显微镜对野生厚朴(Magnolia officinalis)自然条件下柱头黏附花粉的数量、自花授粉和同株异花授粉时柱头黏附花粉、花粉萌发及花粉管生长过程进行观察。结果显示,自然传粉条件下只有12%的柱头上可以观察到花粉,且每个柱头上黏附的花粉量少;自花授粉后柱头上可以黏附大量花粉,但花粉不能萌发;同株异花授粉后柱头上可黏附大量花粉,花粉可以萌发,但萌发时间推迟,且授粉4 h后,多数花粉管停止伸长,花粉管伸长过程中出现末端膨大、生长扭曲等现象,花粉管生长过程中还伴随着一系列胼胝质反应,在柱头上与花粉管的接触处和乳突细胞表面都可以观察到胼胝质,胼胝质的产生阻碍了花粉管的正常伸长。因此,缺乏传粉昆虫和存在受精前障碍是野生厚朴濒危的2个重要原因。

湖南省德夯峡谷生境种子植物功能性状多样性

为探明峡谷生境植物功能性状多样性组成基本规律,该研究以湖南省德夯峡谷1627种种子植物为对象,选择生长型、叶型、叶级等7个营养性状以及性系统、花序类型、果实类型等6个繁殖性状为参数,建立该区域种子植物功能性状数据库并进行统计分析。结果表明:(1)受峡谷温热潮湿环境影响,德夯种子植物营养性状既有中亚热带又有南亚热带植物功能性状特点,生长型以多年生草本为主,叶性质以中小型叶、单叶、纸质、全缘、不裂、互生、两面都无毛为主,且中型叶多于小型叶。(2)德夯种子植物繁殖性状以两性花、顶生和腋生无限花序、干果、动物传播种子为主,且雌雄同株植物多于雌雄异株,表现出对峡谷生境的适应特性;花期主要集中在4~8月,果期主要集中在7~10月。研究发现,植物功能性状数据库在探寻特定环境下植物多样性组成规律时具有重要作用,值得进一步深入研究和运用。

蓝藻的伪空泡及其对蓝藻在水体中垂直分布的调节

伪空泡广泛存在于浮游蓝藻中,其主要功能是为细胞提供浮力。具有伪空泡的蓝藻可通过浮力调节改变其在水柱中的位置,以适应水体中呈垂直方向分布的光照与营养的分离,从而有利于其从水体中获取有限的资源并最终成为优势种群。文章介绍了蓝藻伪空泡的物理化学特性和编码基因、蓝藻浮力调节机制及其研究方法。

不同水分条件下桃树根系的分形特征

根系结构是影响植物生长的重要因素,利用分形维数可以对根系的形态结构进行定量化的描述。通过对不同水分条件下盆栽桃树根系的分形维数(FD)值进行研究发现,水涝处理根系的分形维数值最小,干旱胁迫也使维数变小,先干旱后复水促使维数值变大。

南瓜幼茎中螺纹导管次生壁的发育

目的观察南瓜(Cucurbita moschata)茎螺纹导管发育过程中次生壁的形成过程。方法利用透射电镜对同一植株的不同茎段的螺纹导管次生壁及原生质体进行超微结构观察。结果螺纹导管次生壁发育早期,细胞具有较大的细胞核,细胞质浓稠,具有核糖体、线粒体和高尔基体等细胞器。初生壁与质膜之间有间隔较规律的次生壁突起;中期,线粒体和高尔基体的数量明显增加,细胞质中几乎充满高尔基体及其囊泡,次生壁中微纤丝已成有序排列;晚期,细胞核消失,导管中央形成空腔,细胞器迅速减少,仅观察到少量高尔基体和线粒体,有大量周质微管沿细胞长轴分布,且在次生壁的周围有大量小泡附着,次生壁的分层结构清晰可见。结论高尔基体及其分泌小泡和内质网等细胞器参与了导管次生壁的形成,其中周质微管也起了一定的作用。导管次生壁的形成与程序性细胞死亡(programmed cell death,PCD)密切相关。

航天诱变向日葵SP_7植株中顶芽突变系的跟踪观察

对经航天诱变向日葵种子的第7代植株进行性状考察,发现来自第6代单株套袋的42株幼苗中有12株第1对真叶表现出明显延长.对这12株进行形态跟踪观察,发现其中仅1株顶芽发育正常;其余11株的顶芽则出现了不同的差异,8株顶芽未发育,2株顶芽仅发育出1片叶片,1株顶芽先瘤化,再长出叶片,最后分化出新芽.虽然变异植株的顶芽的发育具有不定向性,但是随着时间的延长,突变株第1对真叶与子叶之间的部位生长出2个侧芽,这些芽能够正常的发育成独立的茎秆并结实,有很强的增产潜力,为寻找高产向日葵的育种工作者提供好材料.通过观察还发现,所有的突变体的第1对真叶都比正常植株有很明显的延长,在种苗期就可以很容易地把能够发育成2个或3个茎秆的植株筛选出来.

台湾牡丹樱的植物学特征和生物学特性研究

台湾牡丹樱是一种具有极高观赏价值的绿化树种,本文针对台湾牡丹樱的植物学特征、年生长周期和开花物候期进行调查研究。结果表明:台湾牡丹樱花深红色,重瓣,伞形花序;一般于2月份盛开;温度是影响其萌芽开花的重要因素。

北京常见阔叶绿化植物滞留PM2.5能力与叶面微结构的关系

叶片是植物滞留大气颗粒物的主要载体,对城市环境质量的改善发挥着巨大作用.该文用洗脱法测定了北京市20种常见阔叶绿化植物单位叶面积滞留总悬浮颗粒物（TSP）及PM2.5（颗粒直径≤2.5 μm）的质量,并利用扫描电子显微镜观察了叶表面的微结构,分析比较了20种道路绿化植物叶片去除TSP与PM2.5的能力,以探讨典型植物叶表面微结构特征对大气颗粒物拦截效果的影响机理.结果显示：（1）不同植物单位叶面积滞留TSP和PM2.5的量均存在显著差异,变化范围分别为0.40～3.44 g/m2和0.04～0.39 g/m2.（2）叶表面沟槽宽度的不同可能是不同植物滞留TSP和PM2.5差异的主要原因,沟槽宽度过宽和过窄均不利于叶片捕集颗粒物,且颗粒物滞留量随沟槽深度增加而增大.（3）气孔密度较大的叶片表面颗粒物滞留量较大.研究表明,灌木与藤本植物单位叶面积对TSP和PM2.5的平均滞留量均大于乔木;叶表面沟槽宽度为5μm左右时对PM2.5滞留量较大;悬铃木（Platanus aceri olia）、木槿（Hibiscus syriacus）和大叶黄杨（Buxus sinica）单位叶面积滞留TSP与PM2.5量与其他供试植物相比均较大.