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额济纳绿洲胡杨叶片酚类物质含量变化对外来损害的响应研究

王艳  
【摘要】: 本文综合阐述了植物酚类物质的化学结构及其防御作用。通过分析额济纳胡杨林自然保护区中虫害以及人工落叶实验对胡杨叶片中酚类物质含量的影响,考察了极端干旱地区胡杨酚类物质次生代谢过程与环境因子的相互关系,并从生化角度揭示极端干旱地区植物对环境的适应规律和对策,为极端干旱地区植被恢复提供理论支持。本研究的结论如下: 1)胡杨叶片受到土壤水分缺失和虫害的压力,导致酚类次生代谢物质在胡杨叶片中的含量发生变化。在虫害严重(叶面积损伤程度10%-15%)的条件下,叶片利用主要资源合成具有抗虫性的缩合单宁来减少害虫的进一步取食;而在无虫害或虫害不严重(<10%)情况下,由于受到资源限制(比如水分缺乏),酚类次生代谢物的合成减少。 2)胡杨在相同水分条件下,叶片中酚类物质含量的变化顺序是:健康叶<虫害叶(<10%)<虫害叶(10%~15%);虫害叶(10%~15%)酚类物质含量显著高于虫害叶(<10%)的酚类物质含量。这表明虫害胁迫会增加酚类物质在胡杨叶片中的含量并与取食程度有关。诱导防御不仅与取食程度有关,只有植物受到的取食危害达到一定程度才可能合成更多的酚类物质来抵御动物取食,并且还受到土壤水分的影响,表现在:在土壤水分较低的环境下,缩合单宁可能在较低的取食胁迫下被诱导,所以虫害叶(<10%)比健康叶合成较多的缩合单宁来抵御胁迫(P<0.05);在水分较高的环境中,黄酮可能在较低的取食胁迫下被诱导,虫害叶(<10%)比健康叶合成较多的黄酮来抵御胁迫(P<0.05)。 3)分析无河水灌溉(土壤含水量25.31%)和有河水灌溉(土壤含水量2.07%)的胡杨样本叶片中氮含量表明:叶片中氮含量随着虫害程度的增加而增加。虫害叶中的氮含量高于健康叶,说明在虫害叶体内碳养分之外的养分(尤其是氮养分)的获取没有受到虫害的影响,而虫害叶中酚类物质的增加可能是由于植物受到的取食压力大于资源竞争压力导致的,符合据碳-养分平衡假说和生长-分化假说。 土壤含水量25.31%样地中胡杨叶片的氮含量高于土壤含水量2.07%样地中胡杨叶片(P<0.05),表明在取食压力相同时,资源竞争压力(土壤水分胁迫)可能影响植物氮养分的吸收和储存。 4)人工落叶实验没有显著影响叶片中酚类物质的含量,但是减少了枝叶损伤程度。与虫害损伤使叶片中酚类物质含量增加,并作为快速诱导防御(RIR)减少虫害对植物的进一步损伤相比,落叶实验并没有诱导胡杨叶片产生防御。表明胡杨可能会把资源用于初级生长,从而不会在需要防御之前把有效的资源用于合成酚类物质。


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