锦鸡儿属植物地理替代分布种叶和花水力供给特征分化
锦鸡儿属植物地理替代分布种叶和花水力供给特征分化
【摘要】： 为满足正常生长和逆境存活,植物必须维持体内的水分传导和供给。研究表明,植物对水力系统的调节是其适应逆境的基础。干旱胁迫下,植物的根、茎和叶片水力系统会作出一系列的响应,这是植物对特定生境长期适应进化的结果。但对同属植物的水力特征沿降水梯度如何分化,花在干旱胁迫下水分传导的有效性和安全性是否存在权衡报道较少。锦鸡儿属植物在我国干旱、半干旱、半湿润、湿润地区广布,具有沿降水梯度替代分布的特征,是研究上述科学问题的典型材料。本论文以沿降水梯度分布的17种锦鸡儿属植物为材料,使用Li-6400便携式光合仪、压力室、水导仪等,对高水状态下叶的光合水力供给特征及其可塑性沿降水梯度的分化规律,叶解剖和元素特征,模拟干旱胁迫下花的水分传导有效性、安全性及二者之间的权衡进行了研究,取得了以下结论:1、沿降水量梯度分布的锦鸡儿属植物叶光合及水力供给特征分化明显,表现为:(1)与湿润地区分布种相比,干旱地区分布种叶片具有较高的光合速率、气孔导度和蒸腾速率,且三参数均沿降水梯度增加显著线性下降;具有较高的水分传导速率,且沿降水梯度增加指数性下降;具有较高的光合水力供给(水导比光合、水导比气孔导度),且沿降水梯度增加指数性下降。(2)正午时,各物种的光合速率、气孔导度和蒸腾速率均有所下降,沿降水梯度种间分化不显著;干旱地区种仍具有较高的光合水力供给值(水导比光合),且沿降水梯度增加指数性下降。(3)对植物的可塑性研究(上午与正午时的差值)表明,与湿润地区分布种相比,干旱地区分布种叶气孔导度、水导和水分利用效率下降幅度大,可塑性强,可塑性沿降水梯度增加线性递减。(4)对叶结构特征和元素含量分析表明,干旱地区分布的锦鸡儿属植物小叶面积较小,比叶重、碳含量和碳氮比较低,次脉密度较高,次脉密度比气孔密度值较高,且沿降水梯度增加线性增加或下降。(5)新疆地区分布种的上述各参数类似或低于其他干旱地区分布种,对光合水力性状、元素含量和结构参数的回归扰动大。2、干旱地区分布的锦鸡儿属植物花水力传导有效率较低,失去50%水分传导速率对应的水势较低,即水力安全性高。湿润地区分布的物种与之相反,水力传导有效率高,而水力安全性低。且沿降水梯度增加,花的水力传导有效率线性增加,安全性线性下降;花的水力系统具有有效性和安全性权衡特征。生物量分配表明,在干旱地区分布的锦鸡儿属植物花的生物量(不论单一解剖结构还是整体花朵)更高,表明其在适应旱生生境时会加大繁殖投资。上述研究结果表明,锦鸡儿属植物通过增加叶片光合的水力供给、提高叶片水力和光合的可塑性,减少花的水导有效性,增加安全性来适应旱生生境。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2020
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