酸枣根系导管结构的可塑性对自然梯度干旱生境的适应机制

根系导管是植物吸收和输送水分的主要通道,导管的结构将最终决定其导水功能和效率,研究导管结构的可塑性是理解植物对干旱梯度适应机制的关键。以采自烟台-石家庄-银川-吐鲁番形成的自然梯度干旱生境中生长的酸枣植株为试验材料,采用离析法和植物显微技术,探究酸枣根次生木质部导管对梯度干旱生境适应的结构特征和机制。结果表明:酸枣根系次生木质部导管有6种类型,不同生境中同种导管的数量和形态差异较大。根据管尾情况可将导管分为三类:无尾型、一端有尾型和两端有尾型导管,且在结构上表现出特定的适应特征及规律。从烟台至吐鲁番随干旱加剧,根系中网纹导管管壁加厚,管尾变短;孔纹导管长度、宽度、直径减小,壁厚增加,管尾变长;螺纹导管长度变小,管壁变薄,管尾变短;梯纹导管长度、宽度和直径均降低,从无尾型向有尾型转变;木纤维长度、宽度变小,管壁变薄,管尾加长。与烟台样地的导管相比,石家庄、银川和吐鲁番样地的孔纹导管长度分别减小了17.63%、11.23%和7.67%;螺纹导管的管壁分别减小了20.2%、11.4%和14.6%;梯纹导管的长度和宽度分别减小了29.1%、37.6%、31.4%和20.7%、48.5%、28.6%;木纤维的长度分别减小了0.7%、1.5%和2.6%,宽度减小了2.2%、4.7%和5.4%,管壁厚度减小了33.2%、29.3%和22.1%。说明酸枣植株根系导管的可塑性较大,导管形态和结构的变化利于水分和养分的高效吸收和转运。导管长度、管壁和管尾的变化增强了根系的韧性和伸展能力,利于根系深扎、吸收深层土壤中的水分并快速补充植株在干旱环境中的蒸腾散失,从而适应干旱生境,保证植株的正常生长和代谢。

外源生长调节物质对甜高粱种子萌发过程中盐分胁迫的缓解效应及其生理机制

盐渍化土壤中盐胁迫是作物种子萌发和生长发育的主要限制因子,探究盐分胁迫下提高种子萌发率的技术及机制对开发利用盐碱地有重要意义。本文以不同耐盐能力的高粱品种国甜2011和国甜106为材料,研究了盐分对甜高粱种子萌发期生长过程的影响,并比较了耐盐性差异。以耐盐性弱的国甜106为试材,探究盐分胁迫下不同生长调节物质[γ-氨基丁酸(GABA)、赤霉素(GA3)、激动素(KT)和水杨酸(SA)]对甜高粱种子吸水萌发过程中生长特性的调节效应。表明,盐分胁迫显著抑制种子的吸水萌发,降低种子的吸水速率、发芽势、发芽率、发芽指数,增加种子的相对盐害率和丙二醛(MDA)含量。外源生长调节物质可有效缓解盐害,显著增加种子的吸水率、发芽率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量,提高SOD (超氧化物岐化酶)、POD (过氧化物酶)、CAT (过氧化氢酶)的活性,促进K+、Ca2+、Mg2+离子的吸收,降低Na+和MDA含量。外源生长调节物质主要是通过提高保护酶活性、渗透调剂物质含量和维持体内离子平衡来提高耐盐性。GA3和GABA对盐害的缓解效应较好,而KT促进种子对Mg2+的吸收效果较好。本研究表明外源生长调节物质(尤其是GA3和GABA)可用于盐碱地高粱生产,为减轻盐碱地对高粱的盐碱胁迫提供了理论依据。