干旱区植物叶片识别研究

现有植物叶片识别方法都是基于扁平状叶片,而干旱区植物叶片多呈针叶,因此不适合干旱区植物叶片的识别,使得对于干旱区植物研究主要依靠专家识别,不利于对干旱区植物叶片的进一步研究。提出使用差异性值监督局部线性嵌入算法D-LLE,充分挖掘样本之间的类别信息,提高干旱区植物叶片的识别效率。首先利用金字塔梯度方向直方图(PHOG)的方法提取叶片图像特征,再使用PCA、LLE、WLLE、D-LLE等主流的降维算法,对提取的PHOG特征进行降维,最后建立支持向量机(SVM)的分类模型对植物叶片图像分类。经过这四种降维算法后的平均识别率分别为76.3%、85.3%、89.1%、95.5%;骆驼刺、苦豆子和沙枣的叶片正确识别率,相对其他植物叶片较低。通过实验证明了PHOG特征在植物叶片特征提取的可行性,使用D-LLE算法相比传统特征降维的算法具有更高的效率,且较适合于干旱区植物叶片的自动识别分类。

干旱区植物叶片大小对叶表面蒸腾及叶温的影响

利用热及物质交换原理,并结合前人研究成果,在单叶尺度上建立了简单的叶温和水气蒸腾模型。模型通过预设值驱动,预设值参照干旱区环境及植物叶片特征设置。模拟结果显示:随气孔阻力的增加,叶片蒸腾速率降低,叶温升高;同一环境下,具有低辐射吸收率的叶片蒸腾速率和叶温更低,并且气孔阻力越大,这种差异越明显。另外,叶片宽度及风速是影响叶片蒸腾及叶温的重要因子。干旱地区植物生长季节,风速小于0.1m·s–1、气孔阻力接近1000s·m–1时,降低叶片宽度不仅有利于降低叶片温度,而且能够降低叶片蒸腾速率,从而实现保持水分,增强植物适应高温、干旱的能力。

猪毛菜响应干旱胁迫的叶片结构、生理及转录组分析

为探究猪毛菜在表型、生理及分子层面对干旱胁迫的响应机制,采用控水法进行梯度干旱胁迫,对叶片进行解剖结构和生理指标测定及转录组测序。结果表明:干旱胁迫导致栅栏组织从致密变稀疏,晶簇先消失后增多;贮水组织厚度先增大后降低(P<0.05),主维管束面积和表皮厚度在28 d时显著增大,分别为(3099.72±151.88)μm^(2)和(23.73±0.68)μm(P<0.05),叶片厚度增大而叶面积减小(P<0.05);叶绿素含量逐渐降低(P<0.05),超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性、脯氨酸和丙二醛(MDA)含量在28 d显著增大(P<0.05),H2O2含量在14 d显著增大(P<0.05),可溶性蛋白含量先增后降再增(P<0.05)。与0 d比较,干旱胁迫7、14和28 d的差异表达基因(DEGs)分别有103、1560和270个;基因本体(GO)富集分析表明各组合DEGs显著富集在蛋白质磷酸酶Ⅰ型复合体、膜的整体组件、氧化还原过程、氧化还原酶活性等条目中;京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析表明各组合DEGs同时显著富集在氧化磷酸化代谢、核糖体和光传导等通路中。非生物胁迫通路DEGs分析表明,热激蛋白基因、GPX2、POD、SOD、CPK19、CIPK9、MAP激酶基因、蛋白质降解通路基因、UXS1和F3H等参与对干旱胁迫的响应调节。研究结果可为进一步研究猪毛菜抗旱机制提供参考。

干旱区园林植物抗旱机制研究进展

干旱区水资源短缺是影响植物生长发育及分布的主要因素,也限制了园林植物在景观中的应用。文章从干旱胁迫下植物根系、叶片等形态结构及植物光合作用、渗透调节等生理生化2个方面综述了干旱区园林植物对干旱胁迫的响应机理,并提出未来抗旱机理的研究方向。

干旱区叶片形态特征与植物响应和适应的关系

叶片形态是指示植物适应特定环境的重要指标。由于植物叶片形态不仅对时空环境变化具有极强的敏感性和可塑性,而且能够通过叶片形态的调整调节自身的生存适应能力,所以叶片形态学研究一直是植物生理及植物生态学研究中的热点。该文在总结前人叶片形态学研究成果的基础上,探索建立了简单的叶片形态指标分类体系;结合物质能量交换的物理学原理,回顾总结了叶片表观形态变化与叶片物质能量交换之间的相关关系;应用叶片形态影响物质能量交换的物理学原理,重点分析了干旱区植物叶片表观形态对低水分环境、高辐射(或高温)的响应与适应特征;最后,在回顾分析的基础上,对叶片形态研究中存在的几个问题进行了讨论。