构树和桑树对聚乙二醇诱导的干旱以及低磷的生理响应

论文摘要

喀斯特地区所处的环境是脆弱的生态环境,遭受到多种多样的环境逆境。岩溶干旱和磷的缺乏是其中两种较典型的喀斯特逆境,它们影响了植物对营养元素的吸收,对植物的生长起了极大的限制作用,使得许多喜酸、喜湿、喜肥的植物在这里难以生长,导致群落结构相对简单,生态系统容易遭到破坏,所以在西南喀斯特退化生态环境的治理上,先锋植物的选择和培育就显得至关重要,因此对喀斯特先锋植物的抗逆性进行研究,可以进一步了解其适应性特征和适应机理,从而为该地区退化生境的治理提供科学依据。本文利用喀斯特适生木本植物构树为研究材料,以形态相似的同科植物桑树作为对比植物,模拟西南喀斯特地区土壤干旱和低磷的环境特点,用聚乙二醇胁迫程度和含磷量不同的营养液对构树（Broussonetia papyrifera）和桑树（Morus alba）两种木本植物进行培养,根据其碳酸酐酶活性、叶绿素荧光特性、光合特性以及微量营养元素积累量的不同探讨构树、桑树对聚乙二醇模拟的干旱和缺磷的响应,比较构树、桑树对岩溶干旱和低磷的适应性。主要研究结果如下：1)与桑树相比,构树无论是在干旱胁迫还是缺磷胁迫下都拥有较高的碳酸酐酶活性。随着PEG 6000造成的干旱胁迫程度的增大,构树的碳酸酐酶活性变化不显著,而桑树的碳酸酐酶活力,不同的PEG 6000浓度间差异较大,最大值是最小值的4倍。PEG 6000浓度为5、10、20 g·L-1时桑树的碳酸酐酶活力明显小于对照以及浓度为40、60 g·L-1时的碳酸酐酶活力；随着磷缺失的越来越多,桑树的碳酸酐酶活性持续降低,而构树在磷缺失较少时基本保持不变,磷缺失许多时才会迅速降低,且它的碳酸酐酶活性始终要比同一处理桑树的碳酸酐酶活性要高,结果表明构树的碳酸酐酶能够忍受干旱程度的变化,桑树的碳酸酐酶则随着干旱程度的不同表现出不同的活性,在一定磷缺失下,构树可以通过CA的调节作用保持正常的生长状态。2)构树的净光合速率、PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ受PEG 6000的影响较小,而桑树受到PEG的抑制较大。构树的PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ以及光化学淬灭系数（qP）和电子传递速率（ETR）在逆境胁迫下都要明显高于桑树。结果证明,在干旱逆境下,构树的光合效率要比桑树高。3)桑树树的净光合速率、PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）和PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ随着磷缺失程度的加大迅速降低,而构树虽略有下降但下降趋势却很慢,且构树的PSⅡ原初光能转化效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际光合效率ΦPSⅡ以及光化学淬灭系数（qP）和电子传递速率（ETR）在缺磷胁迫下都要远远高于桑树。结果证明,在缺磷逆境下,构树的光合效率同样要比桑树高。4)在干旱逆境中,构树叶片内铁锰铜锌的积累量与对照无显著差异,而桑树则存在较大差异；构树叶中铁锰铜锌的积累量会随着缺磷缓慢降低,桑树叶中铁锰铜锌的积累量则是迅速降低。结果表明,干旱胁迫和缺磷胁迫对构树的元素吸收的影响远没有桑树大。5)综上所述,构树比桑树更能够适应喀斯特环境的干旱和低磷条件下正常生长,维持正常的代谢水平,表现出对干旱和低磷环境的适应性。这些理论为我们筛选喀斯特适生植物提供依据,同时也可以方便我们利用构树进行喀斯特石漠化生态修复。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 喀斯特环境特征

1.2 喀斯特先锋植物研究现状

1.3 碳酸酐酶与环境的适应性

1.4 聚乙二醇在植物干旱胁迫生理研究中的应用

1.5 植物耐旱性的研究现状

1.5.1. 国外研究现状

1.5.2. 国内研究现状

1.6 植物对低磷的适应性的研究现状

1.7 研究的目的和意义

1.8 本研究的主要内容

第二章构树、桑树碳酸酐酶活性的差异

2.1 材料与方法

2.1.1 试验材料培养与处理

2.1.2 碳酸酐酶活性的测定

2.1.3 数据处理

2.2 结果与分析

2.2.1 野外两种植物CA活性对比

2.2.2 不同聚乙二醇浓度处理下CA活性对比

2.2.3 不同磷水平处理下CA活性对比

2.3 小结

第三章聚乙二醇胁迫对桑树、构树光合效应的影响

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料培养与处理

3.1.2 测定方法

3.1.3 数据处理

3.2 结果与分析

3.2.1 PEG 6000处理下植物对光强和二氧化碳的响应

3.2.2 PEG处理对构树、桑树两种植物叶绿素荧光参数的影响

3.3 小结

第四章低磷对桑树、构树光合作用的影响

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料培养与处理

4.1.2 测定方法

4.1.3 数据处理

4.2 结果与分析

4.2.1 低磷处理下植物对光强和二氧化碳的响应

4.2.2 低磷处理对构树、桑树两种植物叶绿素荧光参数的影响

4.3 小结

第五章聚乙二醇胁迫和低磷胁迫对构树、桑树微量元素铁锰铜锌获取的影响

5.1 材料与方法

5.1.1 试验材料培养与处理

5.1.2 测定方法

5.1.3 数据处理

5.2 结果与分析

5.2.1 PEG处理对两种植物叶片铁锰铜锌积累量的影响

5.2.2 低磷对两种植物叶片铁锰铜锌积累量的影响

5.3 小结

第六章结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

6.2.1 木本植物对高pH的适应性

6.2.2 木本植物对高钙镁离子的适应性

6.2.3 木本植物对营养元素缺乏的适应性

6.2.4 木本植物的喀斯特适生性综合研究

6.2.5 喀斯特先锋植物综合研究

参考文献

致谢

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