中国云杉属主要物种光合特征和气孔表型分化研究

摘要

植物光合作用作为碳循环过程的重要调控因素，不仅影响着森林碳循环的动态平衡，还决定着植物对环境的适应能力。而光合作用受到环境和植物自身结构的共同作用，尤其气孔作为植物与外界环境气体交换的门户决定着叶片 CO2的固定量。云杉属植物广泛分布于我国北方温带和西部高山地区，是我国重要的碳库组成树种，且云杉属不同物种间气孔表型存在着明显分化，为我们研究植物光合特征、气孔表型分化与原生境环境因子间关系提供了理想的研究材料。因此，本文在同质园内选取不同纬度分布的中国云杉属9个物种通过测定其叶片光合特征、近/远轴气孔表型分化等形态-生理特性，并结合其原生境环境因子，以期探讨我国云杉属物种光合特征、气孔表型分化与原生境环境因子间关系，并解析云杉属物种光合特征与气孔表型分化间关联。研究结果表明：
　　（1）云杉属9个物种间叶片光合特征存在显著差异，单位质量的最大光合速率（Amax mass）从最小的青海云杉30.82nmolg-1s-1到55.48 nmolg-1s-1（西藏云杉）之间变动，变幅达1.8倍，而单位面积的最大光合随率（Amax area）却表现为西藏云杉的最小（5.80nmolm-2s-1），云杉的最大为10.21nmolm-2s-1，同样西藏云杉的气孔导度（cond）最小只有47.76 nmolm-2s-1，与气孔导度最大的白扦（127.30 nmolm-2s-1）相差约2.7倍；且单位质量的最大光合速率随最冷月最低温（MTCM）和最暖季降水量（PWQ）的增加而增大，随单位面积叶干重（LMA）的增大而减小，但与13C稳定同位素（δ13C）不存在相关性。（2）云杉属9个物种间叶近轴和远轴气孔特征存在显著差异，西藏云杉叶近轴的气孔最小而气孔线密度（adLSD）最大（108.57 no.mm-1），为近轴气孔密度最小的青扦（43.62 no.mm-1）2.9倍；丽江云杉叶近轴气孔线数目最多（平均5.10条），而青扦叶近轴气孔线数目最少（平均2.91条）；红皮云杉叶远轴气孔密度最大达68.78 no.mm-1，而青扦叶远轴气孔密度也较少（30.08 no.mm-1），但西藏云杉和林芝云杉叶远轴无气孔；叶近/远轴气孔线密度均随气孔的增大而减小。叶片远轴气孔密度主要随MTCM的升高而减小，近轴气孔密度则随PWQ的升高而升高，且近轴气孔大小与PWQ表现出负相关关系。（3）近轴面气孔深度（adL）通过影响气孔导度（Cond）进而影响云杉叶片单位面积的最大光合速率（Amax area），Amax mass随远轴气孔密度（abSSD）的增加而减小。上述研究结果不仅可加深理解云杉属物种光合特征和气孔表型分化的环境适应性，而且为我国云杉种质资源的评价和优良抗逆云杉种质筛选提供一定科学支撑。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 前言

1.1云杉属的重要性

1.2植物叶片光合特征

1.3植物的气孔

1.4气孔表型与光合特征

1.5科学问题及研究意义

第二章 实验材料和方法

2.1实验材料

2.2实验方法

2.3数据分析

第三章 结果

3.1云杉属物种光合特征与LMA、δ13C分析

3.2云杉属物种光合特征与生境环境的关系

3.3云杉属物种气孔表型分析

3.4云杉属物种气孔表型分化与原生境环境之间的关系

3.5云杉属物种气孔表型与光合特征间的关系

第四章 讨论及结论

4.1云杉属物种叶LMA、δ13C与光合特征

4.2云杉属物种生境环境对光合特征的影响

4.3云杉属物种气孔表型分化

4.4云杉属物种生境环境对气孔表型的影响

4.5云杉属物种气孔表型分化对光合特征的影响

4.6结论

第五章 研究展望

参考文献

附录

在学期间的研究成果

致谢