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攀援植物的生理生态和生殖生态及其适应性研究

刘芸  
【摘要】: 攀援植物是一类生活型十分特殊的类群,不能自由直立、通过主茎缠绕或攀援器攀援他物升高的植物的总称。这类植物在世界范围内分布广泛,种类繁多,对群落的外貌和结构特别是热带、亚热带森林群落的外貌和结构有重要影响;其中许多种类具有重要的经济价值,但也有些种类严重危害森林群落、农作物等。目前,对攀援植物所取得的一些认识主要来自对热带藤本植物的观测,攀援植物生态学研究内容十分丰富和特殊,但目前国内外对这一类群的研究还很不够,研究深度和广度都远未达到对其他类群的研究水平,尚难提示藤本植物的生态适应机制。而攀援植物本身是一类理想的植物行为生态学研究材料:第一,攀缘植物由于受攀缘能力和支柱木资源的限制,在生长过程中通常要遇到强烈变化的环境条件(特别是光照);第二,攀缘植物中具有较高比例的雌雄异株类型,通常占地区攀缘植物种类的30~40%左右,不同性别的植物在形态学及生物学特性、经济价值等方面存在一定的差距,因此,本文以雌雄异株攀缘植物栝楼(Trchosahthes kirilowii Maxim)(葫芦科多年生草质藤本植物)和山药(Dioscorea opposita thunb)(薯蓣科薯蓣属植物)、雌雄同株异花攀缘植物丝瓜[Luffa cylindrical(L)Roem](葫芦科一年生攀缘草本植物)为材料,试图从生理生态学及生殖生态学角度揭示攀援植物如何适应不同生境及其机理。 目前,由于氟氯烃的使用引起臭氧层变薄、UV-B辐射增强给人类带来的影响被越来越关注。据有关资料反映,即使现在已停止对臭氧层的破坏并恢复到正常状态,估计还得100年的时间,所以有关臭氧层减薄紫外-B辐射增强对植物及生态系统的影响的研究,在相当长一段时间内不会减弱,还有可能加强。本文以攀缘植物为材料,初步研究在温室条件下和田间条件下增加UV-B辐射对其影响,为预测UV-B辐射增加所产生的生态学后果提供科学依据。研究结果表明: 温室条件下增加UV-B辐射:(1)引起栝楼叶片叶绿素含量明显下降,细胞膜 相对透性显著增加,SOD、POD、C八T、ASP活性急剧降低,使细胞中产生具毒害 作用的自由基,导致膜脂过氧化(MDA浓度明显增加):导致植物内源激素ABA 积累,降低括楼叶片IAA含量、GA。含量、而增加zR的含量;导致气孔阻力增 加,蒸腾速率下降:对括楼植株水分含量无影响;使植株生长受抑,表现为矮化, 植株各器官及总生物量增加均受到影响,干物质积累量也相应下降;UV.B辐射对 括楼根冠比无影响。(2)单独用a-NAA(Zm岁L)处理括楼幼苗,与对照相比,叶 绿体色素均有不同程度的升高,SOD、POD、ASP活性明显增加,CAT活性也有一 定程度升高,MDA含量及细胞膜相对透性变化不大;显著提高括楼叶片LAA、GA。 含量,仅能一定程度提高括楼叶片ZR含量,降低括楼叶片ABA含量;·促进叶片 扩大、茎伸长,株高、叶面积及各生物量均显著增加,植株水分含量略有增加;气 孔阻力下降而蒸腾速率增加:植株干物质积累量差异不明显(与对照比)。(3)采 用份NAA和Uv一B辐射共同处理括楼幼苗,与Uv一B辐射处理相比,叶绿素含量有 所上升,细胞膜相对透性及MDA含量降低,CAT活性显著提高,SOD、POD和ASP 活性也有不同程度增加;提高了括楼叶片IAA含量,降低了植物体内ABA积累, 叶片气孔阻力减轻,蒸腾速率增加,在一定程度上促进了植株生长。 田间条件下增加UV一B辐射:(1)随UV一B辐射增强,括楼和丝瓜的光合作用 随着增强,而山药的光合作用受到抑制。这不仅表现在它们的季节变化上,也同时 表现在它们的日变化上。在季节变化中,三种攀缘植物响应UV.B辐射的光合速率 大小顺序:丝瓜R:(强辐射0阱cIn一今Rl(弱辐射3.0附cIn勺C以对照);括楼RZ cKR,;山药cKRlRZ。在对日变化的测定中,三种植物一天中平均光合速 率大小顺序是:丝瓜RZR;cK:括楼RZcKR,;山药CKR:凡。其中, 括楼R:和cK光合速率的季节变化、日变化差异不显著。说明对于括楼,增加R: 强度UV一B辐射的作用很小,并未引起其光合速率的较大变化。增强的Uv~B辐射 不同程度地提高了丝瓜和山药的蒸腾速率,且都表现出弱辐射(R,组)较强辐射(RZ 组)处理的提高更多,同时,增强的UV一B辐射使山药的气孔导度增加,而对括楼 和丝瓜的影响没有一定的规律,随UV一B辐射增强,括楼和丝瓜的水分利用效率提 高,而山药的水分利用效率则有不同程度的降低。 从总的水平看,三种攀援植物的叶绿体色素含量变化是:丝瓜和括楼 RZRlCK,山药CKRI凡。可见,增加uv一B辐射,丝瓜和括楼的光合色素含量 随着增加,而山药刚好相反,前者增大了对光能的吸收、传递和转换功能,因而光 合能力提高。 (2)测定三种植物叶的保护酶(s OD、CAT、ASP、POD)及MDA含量、膜 相对透性,丝瓜、括楼的各保护酶活性虽随季节而变化,但总趋势是凡RlCK,‘ 而MDA含量总变化趋势是CKRIRZ,膜相对透性变化趋势是CKR:R2,山药的 情况刚好相反,即增加UV一B辐射的山药叶片保护酶活性低于对照处理,MDA含 量和膜透性却大于对照处理。 (3)本试验通过对三种攀缘植物叶片可溶性蛋白质含量的测定,其结果如?


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