柴松、油松苗期形态解剖和生理特性差异性比较

采集柴松和油松天然林种子并进行播种育苗和栽培试验,比较研究2种松树1年生幼苗的形态解剖和生理特征。结果表明:在生理方面,柴松针叶的POD酶活性大于黄龙、周至、洛南3个居群的油松并差异显著。柴松针叶叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量均略小于3个居群的油松。关于针叶解剖的指标,柴松的单个树脂道面积、单个针叶横截面的树脂道总面积、内皮层厚度、针叶厚度、针叶宽度均小于3个居群的油松并存在显著地差异。柴松的针叶截面面积和针叶截面周长均小于黄龙油松和周至油松并存在明显的差异,而与洛南油松无明显区别。柴松的树脂道总面积与针叶横截面面积比显著的小于洛南油松,而与黄龙和周至2个居群无明显差异。关于茎干解剖特征的指标,柴松的木质部厚度、皮层厚度、单个树脂道面积、单个茎横截面树脂道总面积均小于3个居群油松并存在显著差异。柴松的韧皮部厚度小于周至和黄龙2个居群的油松并差异显著。柴松与黄龙油松的周皮厚度存在显著差异,而与周至和洛南2个居群无明显区别。利用系统聚类法分别对柴松和3个居群的油松生理学特征、针叶解剖学特征、茎干解剖学特征进行聚类分析,聚类结果显示,3个居群的油松亲缘关系较近,而与柴松亲缘关系较远。

黄土高原两种针叶树种不同器官水碳氮磷分配格局及其生态化学计量特征

植物不同器官水、碳、氮、磷等元素含量及其生态化学计量特征能够反映植物的生态策略及其环境适应性。本研究以黄土高原两种乡土树种油松(Pinus tabulaeformis)和柴松(Pinus tabulaefirmis f.shekanensis)为研究对象,分析了研究区两种树种水、碳、氮和磷在不同器官的含量及其生态化学计量特征,探讨了两种树种基于水、碳、氮和磷分配格局的生态适应策略。结果表明:(1)油松和柴松对水分和碳素的分配格局总体表现为根和叶最大,其次为枝和干,树皮最小;对氮、磷的分配格局则表现为叶片显著高于其他器官。(2)油松将更多的水和氮分配给叶、根等生产性器官,而柴松将更多的水和碳分配给枝、干等防御性器官,反映了柴松较油松具有更加保守的生长策略,能够更好适应逆境条件。(3)植物器官不同元素间通过相互耦合后可以表现出较好的相关性,反映了植物元素之间具有高度复杂的协同关系,这种协同关系的体现形式可能与植物类型及其对外界环境变化的生长适应策略密切相关。

干旱胁迫对油松和柴松钾钙离子流的影响

【目的】比较干旱胁迫下,油松与柴松幼苗根、叶对K^+、Ca^(2+)的积累规律及其根尖表皮细胞对K^+、Ca^(2+)的跨膜转运模式,从K^+、Ca^(2+)平衡的角度揭示2种松树幼苗对干旱胁迫的响应差异。【方法】以培育5个月的油松和柴松幼苗为试验材料,对其分别进行短期(连续7d不浇水)和长期(连续21d不浇水)干旱胁迫处理,以每周浇2次水的幼苗为对照,于干旱胁迫结束时采用原子吸收法测定2种松树根、叶中K^+、Ca^(2+)含量,采用非损伤微测技术检测根尖离子流速;同时在干旱胁迫结束后,对油松和柴松根尖分别采用500μmol/L质膜H^+-ATP酶抑制剂原钒酸钠(sodium orthovanadate,Vanadate)预处理50min、采用20mmol/L质膜K^+通道抑制剂氯化四乙胺(tetraethylammonium,TEA)预处理30min、采用1mmol/L质膜Ca^(2+)通道抑制剂三氯化钆(Gadolinium chloride,GdCl3)预处理1h、采用5μmol/L质膜Ca^(2+)-ATP酶抑制剂Eosin yellow(Eosin-Y)预处理1h,然后检测根尖K^+流与Ca^(2+)流。【结果】与对照相比,短期干旱胁迫对2种松树根、叶组织中K^+、Ca^(2+)含量影响不显著,但长期干旱胁迫下2种松树根、叶组织中K^+、Ca^(2+)含量显著减少,其中油松对K^+、Ca^(2+)的积累大于柴松。短期干旱胁迫诱导油松根尖K^+从对照的轻微外排转为内流,长期干旱胁迫则增强K^+外排流速;与对照相比,柴松在短期与长期干旱胁迫下K^+外排均加强;对照条件下油松Ca^(2+)内、外流基本平衡,短期胁迫下Ca^(2+)内流加强,长期胁迫下在根尖伸长区Ca^(2+)外排加强;柴松在短期与长期干旱胁迫下较对照不同程度地加强了Ca^(2+)外排;油松根尖表皮细胞的K^+和Ca^(2+)内流速度均大于柴松。TEA显著抑制2种松树K^+外流,但Vanadate显著促进2种松树K^+外流,且其对柴松的影响没有油松显著;Eosin-Y可有效抑制2种松树Ca^(2+)外排,但GdCl3仅显著抑制油松Ca^(2+)内流,对柴松Ca^(2+)外流无效。【结论】油松通过较高的H+-ATP酶活性调控依赖去极化激活的离子通道限制K^+外流,同时通过Ca^(2+)-ATP酶与Ca^(2+)通道调控细胞Ca^(2+)跨膜转运,在组织与根尖表皮细胞上减少K^+流失并维持Ca^(2+)平衡,因而较柴松抗旱性强。