约书亚树(Yucca brevifolia)的抗寒性及其对不同生境的光合生理响应

摘要

约书亚树（Yucca brevifolia）是百合科丝兰属的多年生单子叶常绿沙漠植物，具有寿命长，耐干旱瘠薄、抗干扰能力强等优良特性，引入我国沙漠化地区，不仅可以丰富我国沙漠化地区的生物多样性，而且对于我国的荒漠化防治将起到促进作用。本研究分别通过大田越冬以及实验室低温胁迫试验，对其生理生化变化深入分析，研究了不同越冬方式约书亚树生幼苗的越冬表现，以及低温胁迫下的抗寒性表现;另一方面，在科尔沁沙地南缘选择不同植被覆盖的沙地生境移栽两年生约书亚树幼苗，通过测定其生长及光合生理指标，探究约书亚树幼苗对不同生境的生理生态响应机制，探索约书亚树在我国干旱半干旱沙区适宜生境，为指导约书亚树规模性引种造林工作做出理论性贡献。主要结果如下:
　　1、随着冻害程度的加重，不同越冬方式的约书亚树幼苗质膜透性、游离脯氨酸及可溶性糖含量逐渐升高，SPAD值逐渐降低。其中覆土容器苗的冻害程度最为严重，其质膜透性、游离脯氨酸及可溶性糖含量分别达到了74.8698％，3.5583 mg/g和174.8864mg/g，SPAD值仅为28.5667，与对照相比差异均到达了极显著水平，利用主成分分析法综合评价3种越冬方式下约书亚树幼苗的表现，地窖内防寒越冬效果最好，室外覆土容器苗和林下栽植幼苗冻伤较严重。
　　2、随着胁迫温度的降低，约书亚树幼苗叶片的质膜透性及可溶性糖含量均显著升高，在-30℃，处理24h的叶片质膜透性达到了97.77％，极显著高于其他处理温度，处理12h的叶片可溶性糖含量达到常温的2.6倍;游离脯氨酸含量以-20℃为拐点呈先升高后降低的趋势，并且在同一胁迫温度下随着胁迫时间的增加逐渐升高。可溶性蛋白含量、CAT酶活性及叶绿素的变化趋势基本一致，均随温度的降低而降低。
　　3、约书亚树幼苗的半致死低温(LT50)为-18.92℃，-20℃是细胞膜相对透性、丙二醛、游离脯氨酸、可溶性蛋白及CAT活性变化的拐点，低于此温度叶片生理活动受限。
　　4、从形态结构对生境的响应来看，裸沙地生境的约书亚树的株高、地径以、叶片数量、比叶重和根冠比均显著高于其他3种林地生境下的约书亚树，裸沙地生境是比较适宜约书亚树生长发育的生境。灌木林地的约书亚树比叶重和根冠比均为最低，分别为4.74g·cm-2和2.03，比叶重降低使得单位干重叶的表面积有所增大，从而使得单位干重叶的捕光能力有所增强，这也是约书亚树其对3种林地弱光生境的形态结构性适应。
　　5、影响约书亚树Pn的主导环境因子是PAR，裸沙地、灌木林地以及阔叶林地生境均以PAR对约书亚树叶片的Pn的直接影响最大，直接通径系数分别为0.981、0.980及0.702。林地生境的约书亚树对环境PAR十分敏感，并且有较高的水分利用率，在弱光环境中约书亚树利用了有限的水分和光合辐射完成了最优化的光合作用，这是约书亚树对弱光环境的光合生理适应性表现。
　　6、裸沙地生境下的约书亚树的光合“午休”现象出现是由叶肉细胞活性下降引起的非气孔限制因素造成。约书亚树光合午休时所对应的PAR值与下午15:00Pn出现变化拐点的PAR值均在1200μmol·m-2·s-1左右，这说明1200μmol·m-2·s-1可能是约书亚树的光合作用饱和点。

目录

摘要

1 绪论

1．1 约书亚树基本性状及其引种的意义

1．2 植物抗寒性生理生化研究现状

1．2．1 生物膜系统与植物抗寒性的关系

1．2．2 植物细胞内渗透调节物质与植物抗寒性的关系

1．2．3 保护酶系统与植物抗寒性的关系

1．3 植物适应性研究现状

1．3．1 植物形态结构对生境的响应研究现状

1．3．2 植物对生境的生理生态响应研究相撞

1．3．3 植物适应性研究现状

1．4 本研究的目的和意义

2 试验地概况及研究方法

2．1 试验地概况

2．2 试验设计与测定方法

2．2．1 约书亚树的越冬试验设计

2．2．2 约书亚树的低温胁迫试验设计

2．2．3 约书亚树对不同生境光合生理响应试验设计

2．3 数据处理

3 约书亚树的越冬试验

3．1 不同越冬方式约书亚树幼苗的冻害指数

3．2 不同越冬方式对约书亚树幼苗生理指标的影响

3．2．1 不同越冬方式下约书亚树幼苗质膜透性及MDA含量

3．2．2 不同越冬方式下约书亚树幼苗叶绿素含量

3．2．3 不同越冬方式下约书亚树幼苗游离脯氨酸含量

3．3 约书亚树幼苗越冬表现的综合评价

3．4 本章结论与讨论

4 约书亚树的低温胁迫试验

4．1 低温胁迫下约书亚树幼苗生物膜系统的变化特征

4．1．1 低温胁迫下约书亚树幼苗细胞膜相对透性变化特征

4．1．2 低温胁迫下约书亚树幼苗丙二醛(MDA)含量变化特征

4．2 低温胁迫下约书亚树幼苗渗透调节物质的变化特征

4．2．1 低温胁迫下约书亚树幼苗可溶性糖的变化特征

4．2．2 低温胁迫下约书亚树幼苗游离脯氨酸的变化的变化特征

4．2．3 低温胁迫下约书亚树幼苗可溶性蛋白的变化的变化特征

4．3 低温胁迫下约书亚树幼苗叶绿素含量变化的特征

4．4 低温胁迫下约书亚树幼苗过氧化物酶的变化特征

4．5 两年生约书亚树叶片的半致死低温研究

4．6 本章结论与讨论

5 约书亚树对不同生境的生理结构和光合生理响应

5．1 不同沙地生境的环境因子日变化规律

5．2 约书亚树对不同生境的的生理结构响应

5．3 约书亚树对不同生境下的光合生理响应

5．3．1 不同生境下约书亚树的净光合速率日变化规律

5．3．2 不同生境下约书亚树的蒸腾速率日变化规律

5．3．3 不同生境下约书亚树的气孔导度日变化规律

5．3．4 不同生境下约书亚树的气体交换特性日变化规律

5．3．5 不同生境下约书亚树的水分利用率日变化规律

5．4 不同生境下约书亚树的净光合速率与环境因子的通径分析

5．5 不同生境下约书亚树的净光合速率对有效光合辐射的响应

5．6 本章结论与讨论

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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