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《中国科学院研究生院(成都生物研究所)》 2007年
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大气CO_2浓度升高对红桦碳水化合物含量和分配的影响

李青超  
【摘要】: 碳水化合物按其存在的形式可分为结构性碳水化合物和非结构性碳水化合物两种。前者主要用于植物体的形态建成;后者是参与植物生命代谢的重要物质。迄今为止,有关CO_2浓度升高对植物叶片中的碳水化合物含量的研究较多,而对其它器官中碳水化合物含量以及碳水化合物在植物体内的分配响应研究较少。碳水化合物含量在植物各器官中的变化能够反映光合同化产物在叶和茎、枝和根中的转运情况;碳水化合物的分配与植物的生长模式相关,它的变化会对植物的生长情况产生影响。因此,为全面认识植物生理生化与生长过程对大气CO_2浓度升高响应情况,需要对CO_2浓度升高条件下植物体内碳水化合物的含量及分配变化进行深入的研究与探讨。本文应用自控、独立、封闭的生长室系统,研究了红桦幼苗根、茎、叶和枝的碳水化合物含量以及分配格局对大气CO_2浓度升高(环境CO_2浓度+350μmol·mol~(-1))的响应。研究结果表明: 1)CO_2浓度升高使红桦幼苗叶片中的非结构性碳水化合物含量显著增加。这可能会对光合作用造成反馈抑制,降低光合速率。 2)CO_2浓度升高使红桦幼苗根、茎和枝中的还原糖、蔗糖、总可溶性糖、淀粉和总的非结构性碳水化合物(TNC)含量显著增加。说明CO_2浓度升高促进了碳水化合物由叶片向枝、茎和根中的运输转移,支持了Finn和Brun的假设。 3)在总的非结构性碳水化合物(TNC)中,淀粉所占比例最大。同样地,CO_2浓度升高使TNC含量增加的部分中,淀粉所占的比例也最大。在叶片、枝、茎和根中淀粉含量增加部分占TNC含量增加部分的91.45%、88.23%、83.23%和82.01%。 4)CO_2浓度升高使红桦幼苗根、茎、叶和枝内的纤维素含量有增加的趋势,但未达到显著水平。需要进一步研究长期CO_2浓度升高下,纤维素含量的响应程度。 5)CO_2浓度升高使碳水化合物在红桦幼苗体内的分配发生了改变。红桦幼苗体内碳水化合物分配变化的一致趋势是由地上部分向地下部分分配转移。其中,测定的所有碳水化合物均向根中分配增多。同时,CO_2浓度升高使红桦幼苗的根冠比显著增大;根系干重显著增加。这些结果支持了Gorissen和Cotrufo的假设,即碳水化合物向根中分配增多是根冠比增大的主要原因。 6)CO_2浓度升高使红桦幼苗体内的氮含量显著下降。氮含量的下降可能主要是由生长的加快和TNC(主要是淀粉)含量的增加对氮的稀释造成的。
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