孟敏:干旱胁迫对连翘幼苗器官中碳水化合物分配的影响论文

孟敏:干旱胁迫对连翘幼苗器官中碳水化合物分配的影响论文

本文主要研究内容

作者孟敏(2019)在《干旱胁迫对连翘幼苗器官中碳水化合物分配的影响》一文中研究指出:全球气候极端事件,如严重的干旱预计在未来气候中出现的频率会持续增加,由此引发的陆地生态系统的碳失衡将会对全球森林造成严重的威胁。由干旱导致的水分亏缺会影响林木的生长,并能改变林木中结构性碳水化合物(SC)和非结构性碳水化合物(NSC)在器官间的分配,进而影响森林生态系统的结构和功能。目前,就干旱胁迫对林木NSC、SC的影响机制至今仍不十分清楚,由此限制着关于干旱如何抑制林木生长,甚至造成枯梢死亡机制的认识。本研究以黄土高原典型的乡土树种连翘为实验材料,采用盆栽实验和13C同位素标记实验,设置田间持水量(FC)的75%±5%(正常供水组)、55%±5%FC(中度胁迫组)和35%±5%FC(重度胁迫组)三个水分梯度,研究不同强度干旱胁迫对连翘幼苗各器官((叶、枝干、根系(0-1mm、1-2mm和>2mm))及整株的生物量,各器官NSC与SC含量及分布格局以及各器官中碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及化学计量特征的影响等。主要结果如下:(1)干旱胁迫降低了连翘整株及各器官的生物量。相比于正常供水组,胁迫组(中度和重度)的生物量显著降低。其中,枝干部分的生物量在中度和重度胁迫组分别降低38.5%和46.7%;此外,干旱胁迫强度对连翘地上(叶和枝干)和地下根系(0-1mm、1-2mm、>2mm)部分生物量的分配比例也产生影响。主要表现为干旱胁迫增加了连翘幼苗根系部分(主要是0-1mm部分)的生物量比重,而降低了地上(主要是枝干)部分的生物量比重,尤其中度干旱胁迫显著增加了连翘幼苗的根冠比,比正常供水组增加了12.8%。(2)干旱胁迫影响了连翘幼苗NSC含量的动态变化。首先,与正常供水组相比,干旱胁迫显著增加了连翘各器官(叶、枝干、0-1mm、1-2mm和>2mm)中的可溶性含量。其中,连翘叶中的可溶性糖含量在中度和重度胁迫组分别增加了33.2%和44.6%。其次,重度干旱胁迫降低了连翘各器官中的淀粉含量,且显著低于中度胁迫和正常供水组。而中度干旱胁迫显著增加了叶和0-1mm根系中的淀粉含量,尤其胁迫初期最为明显。表现为连翘叶中淀粉含量在中度胁迫组分别高出重度胁迫和正常供水组40%和36%,而0-1mm部分别高出56.5%和50.1%。连翘枝干、1-2mm和>2mm根系部分的淀粉含量则表现为胁迫组与正常供水组之间无显著性差异。同时,连翘各器官中的可溶性糖-淀粉的比值和NSC含量随着胁迫强度的增加而显著增加。在整株水平上,干旱胁迫显著增加了连翘幼苗整株中的可溶性糖含量。另外,与正常供水组相比整株中的淀粉含量在中度胁迫组显著增加,而重度胁迫组则降低。同时,干旱胁迫显著增加了连翘整株中的可溶性糖-淀粉的比值以及NSC含量。(3)连翘各器官中SC及其组分(木质素、纤维素)含量对不同强度干旱胁迫有不同的响应。首先,干旱胁迫显著增加了连翘粗根(>2mm)部分的木质素含量,表现为胁迫组(中度和重度)木质素含量的增加显著高于正常供水组;另外,干旱胁迫显著降低了连翘叶和0-1mm部分的木质素含量,尤其0-1mm部分相比于正常供水组,中度和重度胁迫组木质素含量分别降低了27.1%和30%,而枝干中木质素含量没有显著变化。随着干旱胁迫的进行,连翘细根(0-1mm、1-2mm)中的纤维素含量均有增加,而粗根(>2mm)部分的纤维素含量则显著降低。在整株水平上,干旱胁迫降低了连翘整株中的木质素含量;而适度(中度)的干旱胁迫则显著增加了连翘整株中的纤维素含量;连翘整株中的SC含量在中度胁迫水平上未有显著变化,而在重度胁迫组有适当的降低。另外,干旱胁迫在不同时间尺度上未对连翘整株SC及其组分含量造成显著影响。(4)稳定同位素标记1d后,连翘各器官中δ13C浓度均有明显的增加,尤其叶部分对13C的富集最为显著,δ13C浓度由开始时的-29.15‰增加到74.41‰。相比于正常供水组,中度和重度干旱导致连翘叶部分δ13C浓度分别降低了27.3%和45.5%,即干旱胁迫明显降低了连翘叶片的固碳能力。另外,随着胁迫时间的持续进行,连翘地上(叶、枝干)部分固定的13C含量逐渐降低,尤其叶中的13C含量,在标记后的第90d下降了总13C同化量的89.7%。而地下(0-1mm、1-2mm、>2mm)部分的13C含量明显增加,尤其>2mm根系与标记后的第1d相比增加了80.6%,且相比于正常供水组,中度和重度干旱胁迫分别降低了连翘>2mm根系中30.9%和39.4%的13C增加量。(5)对干旱胁迫对连翘各器官C、N、P含量及化学计量特征的影响表明,不同干旱胁迫强度对连翘各器官中的C含量没有显著影响(P>0.05)。但是,干旱胁迫显著增加了连翘叶、0-1mm和1-2mm根系部分的N含量。然而,干旱胁迫显著降低了叶中的P含量,增加了枝干和1-2mm部分的P含量。连翘各器官中C:N、C:P的值随着胁迫强度的增加而有所降低(叶中的C:P除外),说明干旱胁迫降低了连翘各器官中N和P的利用率,限制了植株的生长速率。另外,连翘N:P值的范围为1.28-9.61,小于14,说明连翘生长受土壤中N含量的限制更大,而干旱胁迫显著增加了各器官中的N:P,说明对连翘中N含量的限制有缓解的趋势。(6)连翘各器官中的C、N、P含量与NSC及其组分含量之间的相关性分析表明,连翘叶、1-2mm和>2mm部分中的N含量与各部分的可溶性糖含量显著正相关(P<0.05);同时,叶部分的C含量与该部分可溶性糖含量也显著正相关;而连翘0-1mm部分的C含量也与该器官中NSC含量显著正相关。表明C、N、P在植株组织生长及物质代谢过程中起着重要的作用,其中包括NSC及其组分的合成和分配过程。总之,干旱胁迫限制了连翘幼苗生物量的增长,增加了NSC及其组分可溶性糖在各器官及整株中的比重。另外,干旱胁迫降低了连翘SC及其组分木质素的含量,增加了纤维素含量。干旱胁迫通过影响连翘幼苗不同器官中结构性和非结构性碳水化合物的分配影响各器官的异速生长。

Abstract

quan qiu qi hou ji duan shi jian ,ru yan chong de gan han yu ji zai wei lai qi hou zhong chu xian de pin lv hui chi xu zeng jia ,you ci yin fa de liu de sheng tai ji tong de tan shi heng jiang hui dui quan qiu sen lin zao cheng yan chong de wei xie 。you gan han dao zhi de shui fen kui que hui ying xiang lin mu de sheng chang ,bing neng gai bian lin mu zhong jie gou xing tan shui hua ge wu (SC)he fei jie gou xing tan shui hua ge wu (NSC)zai qi guan jian de fen pei ,jin er ying xiang sen lin sheng tai ji tong de jie gou he gong neng 。mu qian ,jiu gan han xie pai dui lin mu NSC、SCde ying xiang ji zhi zhi jin reng bu shi fen qing chu ,you ci xian zhi zhao guan yu gan han ru he yi zhi lin mu sheng chang ,shen zhi zao cheng ku sao si wang ji zhi de ren shi 。ben yan jiu yi huang tu gao yuan dian xing de xiang tu shu chong lian qiao wei shi yan cai liao ,cai yong pen zai shi yan he 13Ctong wei su biao ji shi yan ,she zhi tian jian chi shui liang (FC)de 75%±5%(zheng chang gong shui zu )、55%±5%FC(zhong du xie pai zu )he 35%±5%FC(chong du xie pai zu )san ge shui fen ti du ,yan jiu bu tong jiang du gan han xie pai dui lian qiao you miao ge qi guan ((xie 、zhi gan 、gen ji (0-1mm、1-2mmhe >2mm))ji zheng zhu de sheng wu liang ,ge qi guan NSCyu SChan liang ji fen bu ge ju yi ji ge qi guan zhong tan (C)、dan (N)、lin (P)han liang ji hua xue ji liang te zheng de ying xiang deng 。zhu yao jie guo ru xia :(1)gan han xie pai jiang di le lian qiao zheng zhu ji ge qi guan de sheng wu liang 。xiang bi yu zheng chang gong shui zu ,xie pai zu (zhong du he chong du )de sheng wu liang xian zhe jiang di 。ji zhong ,zhi gan bu fen de sheng wu liang zai zhong du he chong du xie pai zu fen bie jiang di 38.5%he 46.7%;ci wai ,gan han xie pai jiang du dui lian qiao de shang (xie he zhi gan )he de xia gen ji (0-1mm、1-2mm、>2mm)bu fen sheng wu liang de fen pei bi li ye chan sheng ying xiang 。zhu yao biao xian wei gan han xie pai zeng jia le lian qiao you miao gen ji bu fen (zhu yao shi 0-1mmbu fen )de sheng wu liang bi chong ,er jiang di le de shang (zhu yao shi zhi gan )bu fen de sheng wu liang bi chong ,you ji zhong du gan han xie pai xian zhe zeng jia le lian qiao you miao de gen guan bi ,bi zheng chang gong shui zu zeng jia le 12.8%。(2)gan han xie pai ying xiang le lian qiao you miao NSChan liang de dong tai bian hua 。shou xian ,yu zheng chang gong shui zu xiang bi ,gan han xie pai xian zhe zeng jia le lian qiao ge qi guan (xie 、zhi gan 、0-1mm、1-2mmhe >2mm)zhong de ke rong xing han liang 。ji zhong ,lian qiao xie zhong de ke rong xing tang han liang zai zhong du he chong du xie pai zu fen bie zeng jia le 33.2%he 44.6%。ji ci ,chong du gan han xie pai jiang di le lian qiao ge qi guan zhong de dian fen han liang ,ju xian zhe di yu zhong du xie pai he zheng chang gong shui zu 。er zhong du gan han xie pai xian zhe zeng jia le xie he 0-1mmgen ji zhong de dian fen han liang ,you ji xie pai chu ji zui wei ming xian 。biao xian wei lian qiao xie zhong dian fen han liang zai zhong du xie pai zu fen bie gao chu chong du xie pai he zheng chang gong shui zu 40%he 36%,er 0-1mmbu fen bie gao chu 56.5%he 50.1%。lian qiao zhi gan 、1-2mmhe >2mmgen ji bu fen de dian fen han liang ze biao xian wei xie pai zu yu zheng chang gong shui zu zhi jian mo xian zhe xing cha yi 。tong shi ,lian qiao ge qi guan zhong de ke rong xing tang -dian fen de bi zhi he NSChan liang sui zhao xie pai jiang du de zeng jia er xian zhe zeng jia 。zai zheng zhu shui ping shang ,gan han xie pai xian zhe zeng jia le lian qiao you miao zheng zhu zhong de ke rong xing tang han liang 。ling wai ,yu zheng chang gong shui zu xiang bi zheng zhu zhong de dian fen han liang zai zhong du xie pai zu xian zhe zeng jia ,er chong du xie pai zu ze jiang di 。tong shi ,gan han xie pai xian zhe zeng jia le lian qiao zheng zhu zhong de ke rong xing tang -dian fen de bi zhi yi ji NSChan liang 。(3)lian qiao ge qi guan zhong SCji ji zu fen (mu zhi su 、qian wei su )han liang dui bu tong jiang du gan han xie pai you bu tong de xiang ying 。shou xian ,gan han xie pai xian zhe zeng jia le lian qiao cu gen (>2mm)bu fen de mu zhi su han liang ,biao xian wei xie pai zu (zhong du he chong du )mu zhi su han liang de zeng jia xian zhe gao yu zheng chang gong shui zu ;ling wai ,gan han xie pai xian zhe jiang di le lian qiao xie he 0-1mmbu fen de mu zhi su han liang ,you ji 0-1mmbu fen xiang bi yu zheng chang gong shui zu ,zhong du he chong du xie pai zu mu zhi su han liang fen bie jiang di le 27.1%he 30%,er zhi gan zhong mu zhi su han liang mei you xian zhe bian hua 。sui zhao gan han xie pai de jin hang ,lian qiao xi gen (0-1mm、1-2mm)zhong de qian wei su han liang jun you zeng jia ,er cu gen (>2mm)bu fen de qian wei su han liang ze xian zhe jiang di 。zai zheng zhu shui ping shang ,gan han xie pai jiang di le lian qiao zheng zhu zhong de mu zhi su han liang ;er kuo du (zhong du )de gan han xie pai ze xian zhe zeng jia le lian qiao zheng zhu zhong de qian wei su han liang ;lian qiao zheng zhu zhong de SChan liang zai zhong du xie pai shui ping shang wei you xian zhe bian hua ,er zai chong du xie pai zu you kuo dang de jiang di 。ling wai ,gan han xie pai zai bu tong shi jian che du shang wei dui lian qiao zheng zhu SCji ji zu fen han liang zao cheng xian zhe ying xiang 。(4)wen ding tong wei su biao ji 1dhou ,lian qiao ge qi guan zhong δ13Cnong du jun you ming xian de zeng jia ,you ji xie bu fen dui 13Cde fu ji zui wei xian zhe ,δ13Cnong du you kai shi shi de -29.15‰zeng jia dao 74.41‰。xiang bi yu zheng chang gong shui zu ,zhong du he chong du gan han dao zhi lian qiao xie bu fen δ13Cnong du fen bie jiang di le 27.3%he 45.5%,ji gan han xie pai ming xian jiang di le lian qiao xie pian de gu tan neng li 。ling wai ,sui zhao xie pai shi jian de chi xu jin hang ,lian qiao de shang (xie 、zhi gan )bu fen gu ding de 13Chan liang zhu jian jiang di ,you ji xie zhong de 13Chan liang ,zai biao ji hou de di 90dxia jiang le zong 13Ctong hua liang de 89.7%。er de xia (0-1mm、1-2mm、>2mm)bu fen de 13Chan liang ming xian zeng 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14,shui ming lian qiao sheng chang shou tu rang zhong Nhan liang de xian zhi geng da ,er gan han xie pai xian zhe zeng jia le ge qi guan zhong de N:P,shui ming dui lian qiao zhong Nhan liang de xian zhi you huan jie de qu shi 。(6)lian qiao ge qi guan zhong de C、N、Phan liang yu NSCji ji zu fen han liang zhi jian de xiang guan xing fen xi biao ming ,lian qiao xie 、1-2mmhe >2mmbu fen zhong de Nhan liang yu ge bu fen de ke rong xing tang han liang xian zhe zheng xiang guan (P<0.05);tong shi ,xie bu fen de Chan liang yu gai bu fen ke rong xing tang han liang ye xian zhe zheng xiang guan ;er lian qiao 0-1mmbu fen de Chan liang ye yu gai qi guan zhong NSChan liang xian zhe zheng xiang guan 。biao ming C、N、Pzai zhi zhu zu zhi sheng chang ji wu zhi dai xie guo cheng zhong qi zhao chong yao de zuo yong ,ji zhong bao gua NSCji ji zu fen de ge cheng he fen pei guo cheng 。zong zhi ,gan han xie pai xian zhi le lian qiao you miao sheng wu liang de zeng chang ,zeng jia le NSCji ji zu fen ke rong xing 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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自西北农林科技大学的孟敏,发表于刊物西北农林科技大学2019-07-11论文,是一篇关于干旱胁迫论文,强度论文,时间尺度论文,生物量论文,碳水化合物论文,植物论文,西北农林科技大学2019-07-11论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自西北农林科技大学2019-07-11论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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