藓类植物适应环境的形态结构及生理学机制

摘要

藓类植物形态结构简单，容易受环境影响，常用来做为环境变化的指示植物。研究藓类植物适应环境的形态结构和生理特性，一方面可以增加对藓类植物适应环境机制的了解，另外一方面也可以为评估环境变化对藓类植物的影响，筛选对环境敏感的生物指示植物提供基础资料。我们以不同水分条件下的的藓类植物为材料，对它们的茎、叶进行了形态解剖研究，并以多蒴灰藓(HypnumfertileSenden.)为对象，在实验控制条件下，测定了干旱、温度、酸雨、氮沉降、紫外辐射等环境因子对其生理指标影响。主要内容、结果和结论如下： 1.使用石蜡切片法，对采自不同生境下的30种藓类植物茎的横切面进行了解剖比较。发现30种藓类植物茎的形状、细胞形状、表皮层数及厚度、皮部是否分化及细胞层数、中轴有无形状及所占比例等特征因种类不同而差异明显。分析发现，藓类植物茎的表皮及外皮部细胞层数、细胞壁厚度与生境的相关性较大。 2.使用石蜡切片法，对采自不同生境下的17种藓类植物的叶片进行解剖观察和比较，发现不同的藓类植物在中肋导水主细胞的有无、厚壁细胞是否分化、中肋细胞层数及细胞密度、叶片细胞层数、叶表附属物、叶片细胞密度等方面存在明显差异。分析发现，藓类植物在叶片细胞胞壁厚薄、叶片附属结构、中肋结构等方面表现出对水分条件的适应，而细胞密度与水分条件相关性不大。 3.以多蒴灰藓为材料，用聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理，强度为-5～50BarPEG溶液，胁迫处理3天。实验处理后，多朔灰藓叶绿素含量和丙二醛(MDA)含量没有明显变化，可溶性糖含量在胁迫程度大于-25Bar时与对照相比具有明显增加，在胁迫强度大于-15Bar时，与对照相比，多蒴灰藓的脯氨酸含量明显增加，其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性明显增强。多蒴灰藓通过增加体内渗透调节物质含量、提高抗氧化酶活性免受干旱胁迫的伤害。 4.5℃低温处理下，多朔灰藓可溶糖、脯氨酸、丙二醛含量以及POD、CAT活性都逐渐升高，SOD活性下降；40℃高温处理下，可溶性糖含量先升高后降低，脯氨酸含量逐渐升高，SOD、POD、CAT活性在高温下先升高后降低，丙二醛含量逐渐升高且增加幅度大于5℃；20℃培养下的多蒴灰藓具有相对较高的酶活性。研究表明多朔灰藓能通过增加渗透调节物质含量和提高保护酶活性抵御温度胁迫；与高温相比，多蒴灰藓更适合生长于低温环境。 5.用喷施法研究模拟酸雨对多朔灰藓影响。结果表明，随着处理液的pH降低，多蒴灰藓的叶绿素、可溶性糖含量随pH值而降低，脯氨酸、丙二醛含量和质膜透性升高，SOD、CAT活性先升高然后缓慢下降，再到迅速下降，POD活性先缓慢上升然后快速上升。用差异显著性检验分析表明，模拟酸雨对多蒴灰藓的影响阈值为pH4.0。 6.室内模拟环境UV-B辐射(6.93KJm-2·d-1)和增强的UV-B辐射(9.01KJm-2.d-1，高30％)，研究了紫外线辐射对多朔灰藓的影响。结果表明三周内增强的UV-B辐射导致多蒴灰藓配子体叶绿素和类胡萝卜素含量渐少，而MDA含量增加，SOD、POD和CAT的活性下降。说明UV-B辐射的增强对多蒴灰藓产生氧化胁迫。 7.用喷施法，研究了不同浓度、不同pH的硝酸溶液和铵盐溶液对多朔灰藓和东亚小金发藓(Pogonatuminflexum(Lindb.)Lac.)硝酸还原酶活性的短期影响。结果表明硝酸盐诱导硝酸还原酶活性逐渐升高，多朔灰藓酶活性增加速率大于东亚小金发藓。铵盐则抑制硝酸还原酶活性；pH3的溶液能显著降低多朔灰藓硝酸还原酶活性，对东亚小金发藓没有明显影响。与东亚小金发藓相比，多朔灰藓对N沉降更敏感。

目录

文摘

英文文摘

声明

一、文献综述

(一)藓类植物适应水分环境的形态结构

1.藓类植物对旱生环境的适应

2.藓类植物对水生环境的适应

3.藓类植物孢子体对水分环境的适应

4.藓类植物原丝体对水分环境的适应

(二)藓类植物生理生态研究进展

1.光照对藓类植物生理的影响

2.温度对藓类植物生理的影响

3.水分对藓类植物生理的影响

4.重金属对藓类植物生理的影响

5.N沉降对藓类植物生理的影响

6.气体污染对藓类植物生理的影响

7.营养元素对藓类植物生理的影响

8.紫外线(UV-B)辐射对藓类植物生理的影响

(三)选题背景及研究意义

二、藓类植物茎的结构对水分环境的适应

(一)材料与方法

1.实验材料

2.实验方法

(二)观察结果

(三)结论与讨论

1.藓类植物茎的结构在分类学上的意义

2.藓类植物茎的结构对环境的适应

三、藓类植物叶的结构对水分环境的适应

(一)材料与方法

1.实验材料

2.实验方法

(二)观察结果

(三)结论与讨论

1.17种藓类植物叶片解剖特征

2.藓类植物叶片的分类学意义

3.藓类植物叶的解剖结构与环境关系

四、多蒴灰藓对干旱胁迫的生理响应

(一)材料与方法

1.实验材料

2.干旱处理

3.指标测定

4.统计分析

(二)结果

1.干旱对叶绿素含量的影响

2.干旱对可溶性糖和脯氨酸含量的影响

3.干旱对脂质过氧化作用的影响

4.干旱对抗氧化酶活性的影响

(三)结论与讨论

1.干旱对叶绿素含量的影响

2.干旱对可溶性糖和脯氨酸含量的影响

3.干旱对脂质过氧化作用及抗氧化酶活性的影响

五、多蒴灰藓对短期极端温度的生理响应

(一)材料与方法

1.实验材料

2.温度处理

3.指标测定

4.统计分析

(二)结果

1.温度对可溶性糖和脯氨酸含量的影响

2.温度对脂质过氧化作用的影响

3.温度对抗氧化酶活性的影响

(三)结论与讨论

1.温度对可溶性糖和脯氨酸含量的影响

2.温度对抗氧化酶活性和脂质过氧化作用的影响

六、模拟酸雨对多蒴灰藓生理的影响

(一)材料与方法

1.实验材料及酸雨处理

2.模拟酸雨的配置

3.指标测定

4.统计分析

(二)结果与分析

1.模拟酸雨对叶片的可见伤害和叶绿素含量的影响

2.模拟酸雨对可溶性糖和脯氨酸含量的影响

3.模拟酸雨对脂质过氧化作用及质膜透性的影响

4.模拟酸雨对抗氧化酶活性的影响

5.模拟酸雨胁迫下各生理指标间的相关分析

(三)结论与讨论

1.模拟酸雨对叶绿素含量的影响

2.模拟酸雨对可溶性糖和脯氨酸含量的影响

3.模拟酸雨对脂质过氧化作用及抗氧化酶活性的影响

七、紫外线-B(UV-B)辐射对多蒴灰藓生理的影响

(一)材料与方法

1.实验材料

2.UV-B辐射

3.指标测定

4.统计分析

(二)结果

1.UV-B辐射对光合色素的影响

2.UV-B辐射对脂质过氧化作用的影响

3.UV-B辐射对抗氧化酶活性的影响

(三)结论与讨论

1.UV-B辐射对叶绿素含量的影响

2.UV-B辐射对脂质过氧化作用的影响

八、N沉降对多蒴灰藓和东亚小金发藓硝酸还原酶(NR)活性的短期影响

(一)材料与方法

1.实验材料

2.N的施用

3.硝酸还原酶活性(NRA)测定

4.统计分析

(二)结果

1.N沉积对东亚小金发藓硝酸还原酶活性的影响

2.N沉积对多蒴灰藓硝酸还原酶活性的影响

(三)结论与讨论

九、结语

参考文献

致谢

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