海拔梯度上6种高山典型垫状植物叶片形态和结构特征对高寒环境的适应特征

摘要

生长在气候极端恶劣、土壤极端贫瘠环境中的垫状植物群落，对全球气候变化最为敏感。高山生态系统中垫状植物对于其物种多样性的形成、群落稳定性以及功能的维系等发挥着重要作用，因而研究高山垫状植物对高寒环境的适应有着重大的科学价值。通过研究不同气候带高山垫状植物适应极端环境的形态结构特征，揭示垫状植物作为建群种的生长发育规律。已有研究发现自然生境下的许多植物在高海拔环境下，叶片形态结构随之发生变化。但这种趋势是否同样适用于生长在极端条件下的垫状植物我们尚不能确定。本研究应用扫描电镜和透射电镜对中国西部不同海拔不同气候带下的下的长鞭红景天Rhodiola fastigiata、囊种草Thylacospermum caespitosum、甘肃雪灵芝 Arenaria kansuensis、密生福禄草Arenaria densissima、小叶委陵菜Potentilla microphyll以及矮火绒草Leontopodium nanum叶片外部形态和细胞超微结构进行观察并分析。
　　主要研究结论如下：
　　1)叶片表面形态特征包括气孔密度、气孔开口长短轴比、气孔大小、气孔开口大小、气孔长宽比和角质层宽度不同的植物随海拔呈现不同的变化趋势，但总体上呈现相反的变化趋势；
　　2)叶片不同部位上形态特征存在显著差异。
　　3)叶绿体数量增加，体积变大，其形状逐渐由纺锤形变成卵圆形，而且片层层数变少；细胞壁厚度逐渐变厚；
　　4)线粒体形状发生明显改变，从卵圆形变为不规则形状，体积变小、数量增多；
　　5)细胞中央出现大液泡，类囊体排列逐渐不规则，部分区域扭曲、变形、膨胀。
　　研究结果表明，垫状植物对高海拔环境的适应机制同时发生在叶片外部形态和细胞超微结构特征上的变化。研究高山垫状植物对其生长环境的适应性，为阐明高山生态系统形成机制与功能提供理论依据，也为生物多样性保护、生态环境建设以及高山垫状植物的人工培养提供科学指导。

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第一章 前言

1.1高山垫状植物生长环境特征及植被分布

1.2高山垫状植物形态结构特征对环境的独特适应性

1.3海拔对垫状植物的影响

1.4植物叶片适应环境的研究进展

1.5本研究的目的和意义

第二章 实验材料与实验方法

2.1实验地点介绍

2.2 实验对象介绍

2.3实验方法介绍

2.4数据处理及分析

第三章 结果

3.1 长鞭红景天叶片远、近轴面对高寒环境的适应性

3.2 囊种草叶片上表皮对高寒环境的适应性

3.3 甘肃雪灵芝叶片上表皮对高寒环境的适应性

3.4 密生福禄草叶片上表皮对高寒环境的适应性

3.5 小叶委陵菜叶片上表皮对高寒环境的适应性

3.6 矮火绒草叶片上表皮对高寒环境的适应性

第四章 讨论

4.1 叶片气孔对环境的适应性

4.2 叶片角质层对环境的适应性

4.3 叶片细胞细胞壁对环境的适应性

4.4 叶片细胞细胞器对环境的适应性

第五章 结论与展望

5.1 实验主要结论

5.2 研究展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢