植物体内水分长距离运输的生理生态学机制

植物体内长距离水分运输是植物生理生态学研究中的一个重要问题,长期为植物生理学家和生理生态学家所关注。木质部探针技术的问世,掀起了近年来植物生理学界最为激烈的一场争论。提出了已经有100多年,风行40年的内聚力-张力(Cohesion-Tension,C-T)学说受到质疑。随后维护派和质疑派围绕木质部探针技术、压力室技术(C-T理论的主要支撑实验技术)的可靠性展开辩论。进一步从物理学原理和各种实验上就C-T理论的3个支柱(木质部导管或管胞中巨大的张力、沿树高的压力梯度、连续水柱)进行争论。这场争论似暂告一段落,C-T理论没有被推翻,但仍留有问题期待以后的研究。

树木体内水分长距离运输的负压传递机制

蒸腾能使木质部产生不超过-0.1MPa的有限负压,这个负压在木质部内自上而下依次向下传递。水分在导管或管胞内所受的吸附力、毛管力、真空力等综合作用力要大于或等于所受的重力,这个综合作用力可以将水分托住而不受重力作用而下移,使水分在负压作用下以分段移动的方式从根部上升到植物顶端。空穴和栓塞是两个不同的概念,其形成过程、恢复机制都有其本质的不同。空穴的发生与负压和水分的分段移动有密切的关系。

水培富贵竹的根压及其影响因素

木质部正压力(根压)在长期被低估之后,作为一种潜在的重要过程引起了人们的新兴趣,其可以恢复组织的水分,保持植物液压系统的功能和相互连接,并有助于细胞和组织的生长。该研究以株高60-80cm水培龙舌兰科富贵竹(Dracaena sanderiana)为研究对象,将压力传感器连接到茎干上端测量其根压,研究其昼夜节律变化以及温度、矿质元素(氮)、分蘖和去根等对其的影响,从而揭示根压在木质部水分向上运输中的重要作用。结果表明:(1)富贵竹的正根压全天存在,实验中测到的最大值为103 kPa,具有较明显的昼高夜低变化规律;(2)根压随水培温度下降而下降,水温为0℃时,根压几乎降低为0,根压的昼夜节律也随之改变;(3)不同浓度的硝酸盐(KNO_(3))处理均增加根压,但未改变昼夜节律;(4)具有分蘖的富贵竹茎干根压值比无分蘖的小,但也为正值;(5)剪掉全部须根后,根压迅速降为负值,但下降速率低于降温处理。综上所述,相较于其株高,大部分水培富贵竹全天存在的根部正压完全能够提供蒸腾耗水向上运输需要的动力,可以排除掉蒸腾拉力的影响。同时,水培富贵竹根压呈现出较稳定的节律变化,即昼高夜低,且受温度、氮含量、分蘖和去根等因素影响较为显著。