论文部分内容阅读
水力性状与植物重要生理过程（光合、代谢、生长、抗逆性等）紧密相关，并在相当大的程度上决定植物能否适应环境变化而得以生存。植物水力性状受环境因子，如水分、温度、光照条件、土壤养分及盐碱化程度等影响巨大。本研究通过对喀斯特地区2种典型植物进行干旱-复水控制实验，以及对比生长在热带珊瑚岛与海南文昌苗圃基地的5种植物水力性状的差异，从生理生态的角度，探究植物对特殊生境的响应与适应。 喀斯特生境土层浅薄且不连续，土壤保水能力差，水分条件变化剧烈，影响植物的生长存活。通过测定喀斯特异质生境2种典型植物(干旱生境的黄花牛耳朵Primulina.lutea;湿润生境的怀集报春苣苔Primulina.huaijiensis)在干旱-复水过程中叶片水力性状的变化，结合叶片解剖结构观测和细胞膜水通道蛋白转录表达的定量分析，发现分布于干旱生境的黄花牛耳朵叶片气孔对水汽压亏缺(VPD)的响应更为敏感，其气孔关闭早于木质部栓塞形成，复水后整株导水率(Kplant)及气孔导度(gs)能迅速恢复，运用保守的气孔调控策略应对干旱胁迫;相反，生长在湿润生境的怀集报春苣苔叶片气孔对VPD的反应不敏感，气孔关闭在木质部栓塞之后，复水后gs不能恢复，采用的是非保守的气孔调控策略。此外，对比两种植物的叶片解剖结构发现，黄花牛耳朵具有更厚的海绵组织和上表皮，可以更有效的储存水分和防止水分散失。在分子水平上，怀集报春苣苔干旱处理后，4个细胞膜水通遭蛋白基因(PhPIP1-2;PhPIP1-3;PhPIP2-1;PhPIP2-6)的转录表达显著下降，PhPIP2-5的转录表达显著上升;黄花牛耳朵在干旱处理后PlPIP2-3;PlPIP2-7;PlPIP1-2;PlPIP1-4的表达显著下降。因此，分布于干旱生境的黄花牛耳朵比生长在湿润生境的怀集报春苣苔更能适应喀斯特地区多变的水分生境造成的干旱胁迫。 热带珊瑚岛地区环境具有高光、高盐、缺水、贫瘠等环境特征，不利于植物的存活和植被的新建。本研究通过测定生长在热带珊瑚岛和文昌苗圃基地5种植物叶片水力功能性状，发现草海桐(Scaevola taccada)、椰子(Cocos nucifera)、花生(Arachis hypogaea)主要通过提高叶片导水率(Kleaf)，降低叶片膨压丧失点(Ψtlp)和比叶面积(SLA)等非气孔调控方式适应热带珊瑚岛特殊环境;而厚藤(Ipomoea pescaprae)和木麻黄(Casuarina equisetifolia)兼具气孔调节（降低gs）及非气孔调节（提高Kleaf,降低Ψtlp、SLA等）两种适应方式。同时，热带珊瑚岛的草海桐、厚藤、木麻黄比生长在海南文昌苗圃基地的同种植物具有更高的光合能力和水分利用效率，表现出对热带珊瑚岛良好的适应能力。因此，草海桐、厚藤、木麻黄更适合用于热带珊瑚岛的植被新建。 综上所述，通过研究喀斯特和热带珊瑚岛植物叶片水力性状的变化，整合分子水平上细胞膜水通道基因的转录表达差异，本研究在一定程度上揭示了植物应对特殊生境响应与适应的生理生态学机理。