胡杨异形叶光合系统Ⅱ叶绿素荧光特性

以塔里木盆地胡杨3种典型异形叶(条形叶、卵形叶与锯齿阔卵形叶)为材料,利用光合与叶绿素荧光测定技术测量胡杨异形叶气体交换与叶绿素荧光动力学参数,探讨异形叶光合机构对太阳辐射光能的利用、能量分配与耗散特性及影响其光合能力的主要因素,揭示胡杨异形叶光合生理功能的差异与生理生态适应机制。结果表明:(1)晴天正午胡杨异形叶净光合速率(P_n)、PSⅡ有效光化学量子效率(F_v′/F_m′)、实际光化学量子效率(Φ_(PSⅡ))、光化学猝灭系数(qP)显著降低,而PSⅡ激发能压力(1-qP)、光合功能相对限制(L_(PFD))则显著增大,至傍晚F_v′/F_m′、Φ_(PSⅡ)、qP与光化学反应能量(P)恢复,表明荒漠强太阳辐射导致正午胡杨异形叶光合作用发生了光抑制,但并未造成PSⅡ反应中心的不可逆破坏。(2)3种异形叶采取了不同的适应方式来适应荒漠强光环境。卵形叶通过提高光能捕获与转化效率、光化学反应能量来保持叶片高光合能力以消耗多余能量、降低过剩激发能对光合机构的影响;锯齿叶通过保持高光合电子传递能力来缓解光合膜上的还原态压力并以热耗散清除过剩激发能,二者协同保护光合机构免受强光损伤从而维持较高的P_n;条形叶不耐强光,但可以通过降低光能捕获与转化效率并将吸收的光能更多用于热能和荧光辐射耗散过剩激发能来适应强光环境。(3)逐步回归分析表明,锯齿叶光合能力主要受PSⅡ反应中心光合电子传递速率和非光化学猝灭过程中的非辐射能量耗散的影响;卵形叶、条形叶分别受PSⅡ反应中心光能捕获与转化效率和非光化学猝灭过程中的过剩激发能耗散的影响。综上所述,胡杨异形叶在生长发育过程中采取了不同的生态策略来适应荒漠环境。     

胡杨、灰叶胡杨开花生物学特性研究

从居群水平研究了胡杨、灰叶胡杨不同居群的开花物候特征.结果表明:胡杨、灰叶胡杨各居群均表现为雄株开花物候早于雌株,一般可授期开始较散粉期晚1～4 d,结束较散粉期晚2～5 d,并且居群散粉期和可授期的重叠期较长.在同一居群内,胡杨、灰叶胡杨同性单株间开花期的不一致性较高.两个种相比较,胡杨居群的开花进程比灰叶胡杨居群早2～5 d,并且从每日开花株数累积分布来看,胡杨散粉期、可授期为双峰型,灰叶胡杨为单峰型.     

胡杨、灰叶胡杨生物生态学特性调查

对胡杨、灰叶胡杨6个不同居群的分布、生境概况、生物学、生态学特性进行了调查,研究结果表明生境条件不同,居群的开花物候期、生长发育状况、花果产量、种子繁殖和营养繁殖以及群落的结构、繁茂程度等有所不同。地下水位在3～7m的居群,生长发育不良,种子繁殖和营养繁殖率很低,群落年龄结构老化,居群呈衰退趋势,影响因素是地下水位、土壤水分和土壤盐分的变化;地下水位在1．5～2．5m的居群,生长正常,花果产量高。胡杨、灰叶胡杨在所处各群落中均为建群种,群落垂直结构一般分为3层,群落水平结构的不郁闭性和林窗现象普遍。     

胡杨、灰叶胡杨种子营养化学成分的研究

对不同居群的胡杨、灰叶胡杨种子营养化学成分进行分析,结果表明,胡杨种子中可溶性糖、粗蛋白质、脂肪、淀粉的含量分别为9～12g·kg-1、38～44g·kg-1、21～62g·kg-1、1.9～2.3g·kg-1;灰叶胡杨种子中可溶性糖、粗蛋白质、脂肪、淀粉的含量分别为9～10g·kg-1、38～48g·kg-1、14～41g·kg-1、2.3～2.5g·kg-1.胡杨、灰叶胡杨不同居群种子中大量元素含量均以N最高,分别为6.0～6.9g·kg-1、6.3～7.6g·kg-1;微量元素含量排序一致,依次为Fe>Zn>Cu>Mn>Pb>Ni>Cd.统计分析表明,不同居群种子中可溶性糖、粗蛋白、粗脂肪、N、P、K、Ca、Mg的含量均呈现极显著差异;而淀粉与微量元素含量除一些差异不显著外,其余均达显著或极显著水平.     

胡杨异形叶叶绿素荧光特性对高温的响应

胡杨(Populus euphratica Oliv)是塔里木极端干旱荒漠区优势乔木树种,由于其生长在荒漠环境中,极端高温远高于其它地区,因此研究胡杨对高温胁迫的响应特征对于解释胡杨的抗逆机理与生态适应策略具有极为重要的意义。以胡杨3种典型的异形叶为材料,研究不同温度对其叶绿素荧光特性和能量分配的影响。结果表明,25-45 ℃温度下胡杨异形叶的F₀、F_m、F_v/F_m与F_v/F₀变化不大,尤其F_v/F_m仍能保持在0.78左右,光合反应正常;高温胁迫下(＞45 ℃)F_m、F_v/F₀、F_v/F_m、F'_v/F'_m、qP、ΦPSⅡ、P和ETR均大幅降低;F₀、qN、E显著上升,而D先上升后下降,说明高温抑制了PSⅡ的功能,使PSⅡ反应中心活性下降,QA^-的还原速率加快,光化学电子传递速率降低,某些能量耗散途径受阻,影响了PSⅠ和PSⅡ激发能的平衡分配,最终导致光合机构受损、光合速率降低。胡杨3种异形叶的叶绿素荧光参数随温度升高变幅不同,高温处理下锯齿阔卵形叶各参数均高于卵形叶与条形叶,表明锯齿阔卵形叶比卵形叶和条形叶具有更强的高温耐受能力。用模糊数学的隶属度函数对胡杨3种异形叶的耐热性进行综合评价,锯齿阔卵形叶的耐热性最强。     

胡杨、灰叶胡杨花粉成分及生活力的比较研究

比较研究了胡杨,灰叶胡杨花粉的化学成分及2种花粉在不同贮藏条件下的生活力变化。结果表明;在室温,4℃冰箱内保存,灰叶胡杨花粉生活力保持的时间均比胡杨花粉生活力保持的时间长,同一个种的花粉贮藏相同时间,在4℃冰箱内贮藏的生活力比室温下贮藏的生活力强,耐贮藏的灰叶胡杨花粉水分,淀粉含量较胡杨花粉高,蛋白质,还原糖,17种游离氨基酸含量较胡杨花粉含量低。     

胡杨、灰叶胡杨果实空间分布及其数量特性的研究

胡杨、灰叶胡杨种间比较,果穗、种子在树冠上的垂直分布均表现为树冠上层最多,中层居中,下层最少,树冠南北侧相比较,南侧果穗量多于北侧.单果种子量在树冠各层次上差异不显著.胡杨单果重是灰叶胡杨的2.68倍,千粒重是灰叶胡杨的1.33倍,单果种子量是灰叶胡杨的2.14倍,单株种子量是灰叶胡杨的1.28倍,而单株果实量灰叶胡杨是胡杨的1.59倍.同一个种不同居群间比较,胡杨、灰叶胡杨均是单株果穗数和果穗果实数各居群间都存在差异,胡杨各居群间单果重、单果种子量差异不显著,而灰叶胡杨各居群间单果重及单果种子量差异极显著.表明胡杨在物质和能量上对后代的投资能力强于灰叶胡杨,生殖策略是通过较高的单果种子量来保证一定数量的单株种子量;而灰叶胡杨单果种子量较低,却是通过较高的单株果量来保证单株种子量,并且较小的种子占据空间生态位的潜能较胡杨占优势.     

塔里木河中游胡杨与灰叶胡杨气体交换特性对比研究

在自然条件下利用Li-6400光合作用系统对塔里木河中游地区的天然胡杨、灰叶胡杨净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)等生理指标进行测定分析,探讨它们对外界干旱环境适应的生理特性,为进一步研究胡杨、灰叶胡杨的光合水分生理特性,以及保护恢复塔里木河流域的天然胡杨林提供依据。结果表明:(1)在整个光合日变化进程中,胡杨的日平均Pn、Gs、Tr以及WUE均高于灰叶胡杨。(2)胡杨和灰叶胡杨的净光合速率日变化均呈"双峰"曲线并存在光合"休眠"现象。(3)胡杨、灰叶胡杨在正午时分出现的Pn下降主要是受到气孔限制的影响既气孔限制值增大、胞间CO2浓度减小;傍晚时分出现的光合速率下降主要是因受到外界光照强度减弱,既受非气孔限制影响较大。(4)决定胡杨和灰叶胡杨Pn日变化的环境因子作用大小均为:光量子通量密度(PPFD)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)>气温(Tair);决定胡杨与灰叶胡杨Tr日变化的环境因子作用大小顺序分别为:气温(Tair)>光量子通量密度(PPFD)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)和光量子通量密度(PPFD)>气温(Tair)>气孔导度(Gs)>空气相对湿度(RH)。研究认为,胡杨与灰叶胡杨为适应干旱半干旱区的环境,在长期适应过程中形成了不同的生理生态对策,胡杨主要是通过调节Gs来有效控制蒸腾失水,提高WUE,进而适应干旱环境;灰叶胡杨主要是通过高蒸腾耗水,降低WUE来减少干旱环境对自身的伤害。     

胡杨、灰叶胡杨P-V曲线水分参数的初步研究

运用P-V技术初步研究了人工林胡杨、灰叶胡杨两个树种的水分参数差异,探讨了树种的抗旱性。结果表明灰叶胡杨的主要水分参数(ψ100、ψ0、ROWC、AWC、RWD、ε）明显低于胡杨,渗透调节能力和束缚水含量高于胡杨,表现对干旱环境具有较强的耐旱能力。综合评判表明灰叶胡杨对干旱的适应性较强。     

胡杨、灰叶胡杨花空间分布及数量特征研究

研究了不同居群的胡杨、灰叶胡杨花空间分布及其数量特征。结果表明,无论是胡杨还是灰叶胡杨,其雄树的树高、最低花位、集花区下限、集花区上限、最高花位皆低于雌树,并且雌株与雄株的花序分布范围亦有着较大的重叠区域。在树体上,雄花序主要分布在树冠的中部,上部次之,下部最少;雌花序主要分布在树冠的上部,中部次之,下部最少。胡杨的单株花序量、花朵花药数、花药花粉量和花序花粉量均小于灰叶胡杨,而花序花朵数胡杨雄树的小于灰叶胡杨,雌树的大于灰叶胡杨。统计分析表明,不同居群胡杨的单株花序量、花序花朵数与花药花粉量是相对稳定的,而灰叶胡杨仅雄树的单株花序量是稳定的。     

濒危物种胡杨和灰叶胡杨总DNA提取及RAPD体系优化

以濒危物种胡杨和灰叶胡杨硅胶干燥的叶片为材料,研究其总DNA提取方法及RAPD-PCR体系优化条件。结果表明,用改良CTAB法提取的DNA适用于胡杨和灰叶胡杨的RAPD分析。优化的胡杨和灰叶胡杨RAPD-PCR体系为:20μL的反应体系中含Mg2+2.5 mmol·L-1、dNTP 0.15 mmol·L-1、引物0.2μmol·L-1、模板DNA100 ng和1.5 U Taq DNA聚合酶。用6条多态性引物对优化体系的稳定性进行检测,结果显示扩增结果稳定,多态性丰富。该优化体系为在分子水平开展胡杨和灰叶胡杨的保护生物学研究提供了技术支持和参考。     

胡杨和灰叶胡杨的维吾尔族植物文化研究——以新疆尉犁县为例

研究维吾尔人利用植物的传统知识和经验,在社会经济发展和资源保护等方面具有潜在的应用价值。胡杨（Populus euphratica Oliv.）和灰叶胡杨（P.pruinosa Schrenk）是新疆沙漠生态系统的主要植物类群,研究采用关键人物访谈法,对胡杨和灰叶胡杨在新疆尉犁县维吾尔族民间的植物文化进行了研究。结果表明：胡杨和灰叶胡杨的胡杨碱白色结晶体在治疗胃胀、咽喉肿痛、胃溃疡、十二指肠溃疡及消化不良等方面有作用;胡杨碱黑色结晶体用于治疗腰疼、腿疼,有消肿及止痛等疗效;胡杨碱加工后作洗发膏和洗衣粉使用;胡杨水不仅治疗神经衰弱,有延缓衰老、降低高血压及高血脂的功效,还能降低心脏病发病率;胡杨和灰叶胡杨枝叶具有治疗家畜胃胀和肌胃腐烂病的作用。当地罗布人利用胡杨树来建设沙漠生态园及控制土壤沙漠化。研究初步揭示了两种胡杨植物与维吾尔人的植物文化体系,维吾尔族植物传统知识的研究,将对我国民族植物学的发展及多样性产生影响。     

塔里木河上游胡杨与灰杨光合水分生理特性

在自然条件下对塔里木河上游优势树种-胡杨、灰杨的光合水分生理特性进行比较研究.结果表明,整个生长季胡杨、灰杨的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr,除8月份)日进程均为单峰曲线,水分利用效率(WUE)变化无明显规律性.胡杨与灰杨12:00后Pn的下降主要取决于非气孔因素限制.胡杨Pn、WUE高于灰杨,而Tr低于灰杨,表明胡杨属高光合、低蒸腾、高WUE型树种,灰杨属低光合、高蒸腾、低WUE型树种.胡杨、灰杨枝水势(Ψw)、清晨与正午水势日进程均呈"V"字型曲线,胡杨水势日变幅、正午水势月变幅均小于灰杨,但两树种水势间无显著差异.胡杨与灰杨具有较强的水分吸收和减少水分丧失的能力,但胡杨调节气孔导度(Gs)控制蒸腾失水的能力较强,对干旱环境表现出更强的生态适应性,从而导致两树种产生了种群地理分化.