锦鸡儿属三种植物光合特性与干旱适应性机制的比较研究

摘要

豆科 (Leguminosae)锦鸡儿属(Caragana Fabr.)的小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla Lam)、中间锦鸡儿(C.davazamcii Sancz)和柠条锦鸡儿(C.korshinskiiKom.)，为多年生落叶灌木，广泛分布于我国的华北、西北等地。这些植物具有极强的抗旱性，营养价值丰富，是西部生态环境建设、防沙治沙、发展畜牧业的优选灌木植物，具有极高的生态价值和经济价值。 本文以生长在内蒙古高原不同生境条件下的小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿为研究对象，在对自然条件下植株光合作用的动态特征进行系统研究的基础上，进一步探讨了毛乌素沙地中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合特性对模拟气候变化(C02浓度、光合有效辐射)的响应规律，同时从渗透调节和保护酶系统活性季节变化的角度对植物的干旱适应性机制进行了比较研究。 1．对不同生长季三种锦鸡儿净光合速率(Pn) 日动态的研究结果表明： 自然条件下三种锦鸡儿植物Pn日动态普遍呈双峰型，产生“午休”现象的原因为非气孔因素，午间强光导致的温度升高和大气相对湿度降低是主要的环境因素。从午休程度和午休后光合恢复情况来看，柠条锦鸡儿对强光的适应能力好于中间锦鸡儿，中间锦鸡儿好于小叶锦鸡儿。同种锦鸡儿植物在不同季节的Pn比较，总的趋势是夏季>秋季>春季；比较3个生长季内平均同化积累值，基本上是柠条锦鸡儿(523.6mmolCO<,2>·m<'-2>)>中间锦鸡儿(512.3 mmolCO<,2>·m<'-2>)>小叶锦鸡儿(486.9 mmolCO<,2>·m<'-2>)。 2．在设定光强和CO<,2>浓度的条件下，对毛乌素沙地中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合特性响应规律的研究结果表明： 环境光强和CO<,2>浓度升高有利于提高中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的光合速率，有利于干物质的积累。其中柠条锦鸡儿受到的促进作用显著高于中间锦鸡儿。 环境光强和CO<,2>浓度升高对两种锦鸡儿WUE均有不同程度的促进作用，但是实现最优WUE的途径并不相同。随着光强增大，柠条锦鸡儿以高光合、高蒸腾达到提高WUE的目的，而中间锦鸡儿通过低光合低蒸腾达到较高的 WUE。CO<,2>浓度升高，柠条锦鸡儿WUE的提高主要是通过促进光合来实现，中间锦鸡儿WUE的提高主要是通过减少蒸腾来实现的。 3．三种锦鸡儿植物干旱适应性机制的比较研究： 从渗透调节和细胞弹性调节能力来看，柠条锦鸡儿细胞弹性大，主要渗透调节物质的含量高，通过细胞收缩和渗透调节维持膨压的能力强，能够保持较低的水势和渗透势，利于从干旱环境中吸收水分，维持正常的生理代谢活动，比小叶锦鸡儿具有更强的抗旱性，而中间锦鸡儿的代谢特性介于二者之间，这进一步证实了随经度降低、干旱程度增加，小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿在内蒙古高原形成地理替代分布有着稳定的生理学基础。 SOD，POD和CAT对三种锦鸡儿都起着重要作用。总的来看，保护酶活性大小顺序是柠条锦鸡儿>中间锦鸡儿>小叶锦鸡儿。小叶锦鸡儿种群更倾向于通过调节POD活性来清除过氧化氢，而柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿更倾向于CAT活性的调节。

目录

文摘

英文文摘

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声明

第一章 前言

第一节 国内外研究现状

1.1.1锦鸡儿属植物光合特性的研究

1.1.2锦鸡儿属植物抗旱机理的研究

第二节 研究目的及意义

第二章 研究区域自然概况与研究方法

第一节 研究区域自然概况

第二节 野外考察地点

第三节 取样与测定方法

2.3.1土壤样品的分析

2.3.2光合速率的测定

2.3.3叶绿素荧光参数的测定

2.3.4叶片含水量的测定

2.3.5水势和渗透势的测定

2.3.6主要渗透调节物质的测定

2.3.7保护酶活性的测定

2.3.8数据分析

第三章 小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合、蒸腾及叶绿素荧光特性的比较

第一节 三种锦鸡儿光合特性的比较研究

3.1.1环境因子的日动态和季节动态

3.1.2在生长季不同阶段三种锦鸡儿净光合速率的日动态

3.1.3光饱和点和光补偿点的季节变化

3.1.4三种锦鸡儿的蒸腾作用和水分利用效率的比较

3.1.5三种锦鸡儿气孔导度的日动态

第二节 三种锦鸡儿的叶绿素荧光特性

3.2.1叶绿素荧光参数

3.2.2荧光参数的日变化

第三节 讨论

3.3.1光合速率的日动态

3.3.2光合作用的季节变化

3.3.3叶绿素荧光特性的比较

第四章 毛乌素沙地中间锦鸡儿与柠条锦鸡儿在设定光强和CO2浓度下的光合特性比较

第一节 光辐射强度对两种锦鸡儿光合特性的影响

4.1.1蒸腾速率与净光合速率的光响应特征

4.1.2水分利用效率的光响应特性

4.1.3气孔运动及其调节机理

第二节 CO2浓度对两种锦鸡儿蒸腾特性与水分利用效率的影响

4.2.1蒸腾速率与净光合速率对CO2浓度变化的响应

4.2.2瞬时水分利用效率对CO2浓度变化的响应

4.2.3气孔运动及其调节途径

第三节 讨论

第五章 小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿干旱适应性机制的比较研究

第一节 三种锦鸡儿渗透调节特点和机制

5.1.1水势和渗透势的日变化

5.1.2导致渗透势日变化的因素

5.1.3细胞弹性模数的比较

第二节 三种锦鸡儿叶片主要渗透调节物质含量的季节变化

5.2.1三种锦鸡儿叶片游离脯氨酸含量的变化

5.2.2三种锦鸡儿叶片可溶性糖含量的变化

5.2.3三种锦鸡儿叶片可溶性蛋白含量的变化

第三节 三种锦鸡儿叶片保护酶活性的季节变化

5.3.1三种锦鸡儿叶片SOD活性的季节变化

5.3.2三种锦鸡儿叶片POD活性的季节变化

5.3.3三种锦鸡儿叶片CAT活性的季节变化

第四节 讨论

5.4.1三种锦鸡儿渗透调节能力与干旱适应性的关系

5.4.2三种锦鸡儿保护酶系统与干旱适应性的关系

第六章 讨论与结论

第一节 讨论

6.1.1光合特性对环境的适应性

6.1.2水分调节系统对环境的适应性

6.1.3保护酶系统对环境的适应性

第二节 结论

致谢

参考文献

个人简历