韧皮部环割对骆驼刺生理生态特征的影响

环割是指去除韧皮部的一圈，由此导致叶片产生的碳水化合物通过韧皮部向下的极性运输受阻，使得碳水化合物在环割口上部的积累以及环割口下部的降低。作为植物学中一个经典的模型，环割很容易操控碳水化合物在不同器官的比例，韧皮部环割对植物生理生态的影响方面的研究已经被报道很多。然而，环割对植物叶片水分状况以及叶片衰老机制方面的研究还并不多见，我们的研究旨在补充这方面理论的不足。本研究选用荒漠植物疏叶骆驼刺(Alhagi Sparsifolia)为研究材料，对骆驼刺主茎基部进行环割处理，通过对骆驼刺叶片可溶性糖含量，淀粉含量，相对含水量，水势，气孔导度，光合速率，蒸腾速率，水分利用效率，脱落酸含量，叶绿素含量，类胡萝卜素含量，脯氨酸含量，丙二醛含量，叶绿素荧光，根系可溶性糖含量，根系淀粉含量以及根呼吸速率测定，以期对骆驼刺韧皮部环割诱导下的叶片水分状况，叶片衰老进程以及衰老过程中的叶绿素荧光特性进行研究，研究结果如下： 1. 韧皮部环割首先影响ABA在叶片的积累并且由此导致叶片气孔导度和蒸腾速率的降低，使得叶片水分状况得到改善。随后由于碳水化合物在叶片的积累，以及植物根系碳水化合物的减少和根呼吸速率的降低，由此导致的植物根系水分吸收的减少最终共同导致了植物叶片相对含水量和水势的降低。 2. 韧皮部环割不仅能够诱导骆驼刺叶片衰老，还能加剧叶片衰老的自然过程。在自然衰老和环割诱导的衰老过程中，叶绿素含量，类胡萝卜素含量，光合速率降低。其中光合速率在环割叶片的降低首先是因为气孔限制，从第11天开始就是通过气孔导度，光合终产物的反馈抑制，叶片水分胁迫等多种因素起作用。骆驼刺的自然衰老是一种受到严格调控的过程，表现为衰老过程中光合机构活性的维持。而在韧皮部环割诱导下，叶片衰老过程无法得到有效控制，表现为叶绿素a/b的大幅降低以及光系统II(PSII)供体侧放氧复合体的损伤和最大光化学效率的降低。 3. 在骆驼刺叶片自然衰老和环割诱导的衰老过程中，PSII 反应中心受体侧PQ库大小(Sm)降低，导致反应中心吸收的光能中用于电子传递的比率(φEo)的降低，以及有活性的反应中心的开放程度(ψo)降低，使得更多的光能被用来还原QA，由此导致PSII的整体性能和活性(PIabs)降低。在衰老过程中，单位面积有活性的反应中心数目(RC/CS)减少，导致单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)增加。但是随着PSII活性的降低，被反应中心捕获(TRo/RC)的能量以及用于电子传递的能量(ETo/RC)反而降低，导致更多的能量通过荧光和热能的形式耗散，显示为DIo/RC的降低。非光化学淬灭的增加导致了光能胁迫，使得活性氧在衰老过程中增加，并且由此导致了膜脂过氧化以及丙二醛的产生。植物在衰老过程中通过保留更多的类胡萝卜素(Car)，吸收更多的过剩光能，淬灭在衰老过程中产生的活性氧，防止膜脂过氧化，保持细胞质膜的通透性。相比于自然衰老，在环割诱导的衰老过程中，PSII反应中心的变化更为剧烈，这表明相比于缓慢进行的自然衰老，环割诱导下的衰老是一个较为剧烈的过程。 简言之，韧皮部环割先能够改善骆驼刺叶片的水分状况，随后骆驼刺的水分状况会恶化。韧皮部环割诱导骆驼刺叶片的衰老，衰老过程中，被反应中心吸收的能量增加，但是大部分光能用于热耗散，导致光系统II产生应激压，形成光胁迫

短期环割对塔克拉玛干沙漠南缘两种荒漠植物的生理影响/Effects of short-term phloem girdling on physiology in two desert plants in the southern edge of the Taklimakan Desert[J]

随着气候条件的改变,人口和载畜量的日益增加,塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲主要植物种群花花柴(Karelinia caspia)和骆驼刺(Alhagi sparsifolia)正遭受日益严重的虫噬、放牧等机械损伤的影响,干扰因子对花花柴和骆驼刺的影响日 趋明显.以塔克拉玛干南缘沙漠策勒绿洲主要建群种花花柴和骆驼刺为材料,测量了韧皮部环割处理10天后,光合色素含量和光系统Ⅱ(PSII)叶绿素荧光的变化.结果表明:(1)在韧皮部半割处理下,花花柴、骆驼刺的光合色素含量和叶绿素荧光变化都不明显.(2)在韧皮部全割处理下,花花柴、骆驼刺的光合色素含量和叶绿素荧光各参数变化较大,在该处理下,两种植物光合原初反应被抑制,PSII结构和功能遭到损害,活性降低,光合器官对光能的吸收、传递、转化和电子捕获等过程被抑制.(3)韧皮部全割对花花柴和骆驼刺各生理状况产生较大影响,相比而言,环割对花花柴的影响更为持久.对于单个植株而言,机械损伤对花花柴的破坏损伤更为显著.(4)在环割对花花柴和骆驼刺光合速率的影响中,存在着依赖于碳水化合物(carbohydrate-dependent)的机制

骆驼刺在不同遮阴下的水分状况变化及其生理响应/Change of different shading on moisture conditions and the physiological response in Alhagi sparsifolia[J]

为了研究骆驼刺(Alhagi sparsifolia)在不同遮阴环境下的生理适应性,以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围骆驼刺为试验材料,设置正常光照、中度遮阴(70％自然光)、重度遮阴(30％自然光)3种光照环境,观测了遮阴90天后土壤含水率,骆驼刺水势、气孔导度(Gs)、叶形态、叶绿素(Chl)含量、脯氨酸(Pro)含量、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖含量等在不同遮阴条件下的变化特征.结果显示:随着遮阴强度的增大,土壤含水率,骆驼刺水势、Gs、比叶面积、Chl含量、类胡萝卜素含量有一定程度的增加；骆驼刺叶片厚度、Pro含量、MDA含量、可溶性糖含量以及Chl a/Chl b有不同幅度的减少.结果表明:一段时间内适度的遮阴在一定程度上降温增湿,能够改善骆驼刺的生境,从而避免高温强光和低水势对植物造成的伤害,促进植物的生长,但长期遮阴对植物的生长不利.因此建议通过短期的遮阴,特别是在温度较高、光照较强的夏季正午前后对骆驼刺进行遮阴处理,以达到对骆驼刺的逆境防护,促进骆驼刺的生长

短期环割对骆驼刺气孔导度及叶绿素荧光的影响/Effect of short-term girdling on stomatal conductance and chlorophyll fluorescence in Alhagi sparsifolia[J]

为研究骆驼刺对不同环割的生理响应,以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围骆驼刺为试验材料,设置了对照(CK),韧皮部半割(PS),韧皮部全割(PF),木质部半割(XS)4种处理,研究了骆驼刺的气孔导度、光合色素含量、Chl a/b、叶绿素荧光参数和曲线在不同环割处理下的变化特征.结果表明:短期韧皮部半割对骆驼刺各项生理指标影响不明显;韧皮部全割下,骆驼刺气孔导度、光合色素含量、叶绿素荧光参数有了不同程度的下降;木质部半割显著降低了骆驼刺气孔导度但光合色素含量和大部分荧光参数没有发生变化.处理后第5天和第10天各项参数相差不大,短期内环割对骆驼刺的伤害程度随时间推移变化较小.总体来看,短期环割处理对骆驼刺伤害程度是PF＞XS＞PS＞CK.在荒漠化防治过程中,应尽量避免骆驼刺的韧皮部被全部剥蚀

短期环割对骆驼刺气孔导度及叶绿素荧光的影响[J]

为研究骆驼刺对不同环割的生理响应,以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围骆驼刺为试验材料,设置了对照(CK),韧皮部半割(PS),韧皮部全割(PF),木质部半割(XS)四种处理,研究了骆驼刺的气孔导度、光合色素含量、Chl a/b、叶绿素荧光参数和曲线在不同环割处理下的变化特征。结果表明:短期韧皮部半割对骆驼刺各项生理指标影响不明显;韧皮部全割下,骆驼刺气孔导度、光合色素含量、叶绿素荧光参数有了不同程度的下降;木质部半割显著降低了骆驼刺气孔导度但光合色素含量和大部分荧光参数没有发生变化。处理后第五天和第十天各项参数相差不大,短期内环割对骆驼刺的伤害程度随时间推移变化较小。总体来看,短期环割处理对骆驼..

表皮环割对花花柴(Karelinia caspica)水势及光合参数的短期影响/Short-term Effect of Phloem Girdling on Water Potential and Photosynthetic Characteristics in Karelinia caspica[J]

生长在塔克拉玛干沙漠南缘的植物在生长季常遭受虫害和放牧的影响,频繁的干扰在很大程度上限制了该地区植物的生存和生长.以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围花花柴(Karelinia caspica)为试验材料,模拟干扰对于花花柴生理状况的短期影响,设置了对照(正常枝条)、中度环割(表皮环割50％)、重度环割(表皮环割100％),观测了环割后10d内花花柴气孔导度、水势、光合色素、叶绿素荧光等在不同环割条件下的变化特征.结果显示:(1)除了类胡萝卜素(Car)含量外,中度环割对花花柴各项生理参数的影响不明显;(2)重度环割能够明显降低花花柴气孔导度、清晨水势和正午水势、叶绿素(Cal)含量和类胡萝卜素(Car)含量;(3)重度环割使得花花柴的光合原初反应遭到抑制,光系统Ⅱ(PSⅡ)结构和功能遭到损害,活性降低,光合器官对光能的吸收、传递、转化和电子捕获等过程也遭到抑制,用于耗散的能量显著增多.整体来看,重度环割下的花花柴短期内各项生理参数均出现显著降低,而中度环割下花花柴各项生理参数短期内变化不大.当人为或者昆虫、野兔等对花花柴表皮产生机械损伤时,表皮部分损伤的植物也许可以通过自身修复,使得各项生理机能恢复正常,而表皮遭受重度破坏的植物会随着时间的推移趋向于死亡.在荒漠化防治过程中,我们应该尽量避免花花柴的表皮被全部剥蚀

风蚀和沙埋对塔克拉玛干沙漠南缘骆驼刺水分和光合作用的影响/Effects of wind erosion and sand burial on water relations and photosynthesis in Alhagi spar-sifolia in the southern edge of the Taklimakan Desert[J]

塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动十分频繁,风蚀和沙埋是该地区自然植被生长发育的重要影响因子。该文以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区,以该区域主要建群种植物骆驼刺(Alhagi sparsifolia)为研究对象,对一次强沙尘天气过后沙丘表面5种不同风蚀沙埋状况的骆驼刺植物进行标定(包括10 cm风蚀、5 cm风蚀、不蚀不积、10 cm沙埋、30 cm沙埋),天晴后测定其叶水势、叶片含水量、光合参数和叶绿素荧光等参数,分析研究自然环境条件下风蚀和沙埋对骆驼刺水分和光合作用的影响。结果表明：(1)风蚀显著降低了骆驼刺叶水势和叶片含水量,进而导致植物气孔导度降低,并引起植物光合速率和蒸腾速率的下降。风蚀的植物水分利用效率低于沙埋,特别是在10 cm风蚀深度明显降低。(2)沙埋增加了骆驼刺的叶水势、叶片含水量和气孔导度,并引起植物光合速率和蒸腾速率的上升,水分利用效率也得到提升。(3)风蚀条件下骆驼刺所受胁迫增加,但可以通过增加活性反应中心的数量和光化学效率来抵消胁迫造成的不利影响。沙埋条件下骆驼刺受胁迫减轻,反应中心吸收的光能和用于光化学反应的能量随着沙埋程度增加而减小,这是骆驼刺适应风沙环境的一种生存策略。(4)与5 cm风蚀以及10 cm沙埋相比,10 cm风蚀显著抑制骆驼刺的生长,30 cm沙埋则会显著促进骆驼刺的生长