拟南芥有性生殖模式和叶片特性对大气CO2浓度变化的响应

论文摘要

预计到本世纪末,大气CO2浓度将会增加到540～970ppm,大气CO2浓度升高所引起的全球气候变化已经受到广泛的关注。植物生长依赖CO2,并且对大气CO2浓度升高在结构和生理上产生响应。目前已有大量报道,从生态系统、群落、种群、个体、器官、组织、生理以及生化等水平上研究高浓度CO2所对植物产生的影响。但是有关高浓度CO2对植物有性生殖影响的报道却很少,同时多数实验均建立在短期的生殖响应,忽视了植物在长期高CO2浓度下具有的反馈作用和CO2浓度变化对植物的驯化作用。植物有性生殖与其生态适应性和农作物籽粒产量的关系极为密切;同时,植物有性生殖特性的变化,也可作为预测植物对全球气候变化响应的重要指标之一。为此,利用高浓度CO2对植物进行长期选择实验将很有必要。研究结果将为预测未来大气CO2浓度增加的条件下陆地生态系统的演变趋势、全球变化对植物有性生殖响应的方式和机制提供新的思路和有效方法。在本研究中,我们以模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）作为实验材料,利用370和700ppm CO2对其进行连续8个世代处理,首先研究高浓度CO2对每一个世代的拟南芥有性生殖特性的影响,然后比较各个世代中各种生殖特性指标变化的规律,从细胞、组织和个体尺度上揭示拟南芥有性生殖对全球变化的响应模式。此外,在700ppm CO2处理下,我们对拟南芥叶片生理、生化以及结构的变化进行了相关研究。两部分研究结果及主要结论如下:首先,在每一个世代中,与370ppm CO2相比较,700ppm CO2处理显著促进了拟南芥开花,缩短生长周期,增加花、角果及种子等生殖的产量,降低种子N含量,提高种子C/N比、种子千粒重以及生殖生物量所占总生物量的比例等,而对种子萌发率、角果所含种子数目以及角果长度则无显著影响。但是,通过对相同CO2浓度处理条件下,不同世代之间的研究结果比较发现,不同世代之间相关的生殖生物学指标并无显著差异。其次,高浓度CO2显著降低叶片气孔密度、气孔指数、气孔导度以及蒸腾速率。在高浓度CO2处理下,叶肉细胞中叶绿体数目、叶绿体宽度和表观面积、淀粉粒大小和数量、叶片和细胞壁厚度等都显著增加,但是基粒内囊体膜的数量却显著下降。叶片中碳水化合物如可溶性总糖、淀粉以及纤维素含量在高浓

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 2响应的研究进展'>1.1 植物有性生殖对不同浓度CO₂响应的研究进展
• 1.1.1 对植物开花时间的影响
• 1.1.2 对花、果实与种子产量的影响
• 1.1.3 对不同类型植物有性生殖的影响
• 1.1.4 对花粉与花蜜产量与质量的影响
• 1.1.5 对种子与果实质量的影响
• 1.1.6 对植物群落构建的影响
• 1.2 本课题来源与研究意义
• 2对拟南芥多个世代有性生殖影响的研究'>第二章 不同浓度CO₂对拟南芥多个世代有性生殖影响的研究
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 材料种植与培养箱改造
• 2.2.3 拟南芥生长速率的测定
• 2.2.4 拟南芥开花生活周期的确定
• 2.2.5 拟南芥花、果实和种子数量的测算
• 2.3 结果
• 2对拟南芥生长速率的影响'>2.3.1 不同浓度CO₂对拟南芥生长速率的影响
• 2 对拟南芥开花、生活周期的影响'>2.3.2 不同浓度CO₂对拟南芥开花、生活周期的影响
• 2 对拟南芥花、果实、种子数量影响'>2.3.3 不同浓度CO₂对拟南芥花、果实、种子数量影响
• 2对拟南芥生物量及其分配比例的影响'>2.3.4 不同浓度CO₂对拟南芥生物量及其分配比例的影响
• 2 对拟南芥种子大小及质量的影响'>2.3.5 不同浓度CO₂对拟南芥种子大小及质量的影响
• 2.4 讨论
• 2对拟南芥叶片生长、构、生理与生化的影响---'>第三章 不同浓度 CO₂对拟南芥叶片生长、构、生理与生化的影响---
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 材料种植与培养箱改造
• 3.2.3 气孔参数与呼吸速率测定
• 3.2.4 透射电镜观察
• 3.2.5 碳水化合物测定
• 3.2.6 傅里叶显微红外广谱分析
• 3.2.7 植物激素水平测定
• 3.2.8 叶片中各种元素含量测定
• 3.3 结果
• 3.3.1 叶片气孔参数与蒸腾速率
• 3.3.2 叶片超微结构
• 3.3.3 叶片碳水化合物含量
• 3.3.4 叶片细胞璧成分的FTIR分析
• 3.3.5 叶片激素水平
• 3.3.6 叶片元素含量
• 3.4 讨论
• 2与气孔参数变化的关系'>3.4.1 不同浓度CO₂与气孔参数变化的关系
• 2与叶片超微结构特征的关系'>3.4.2 不同浓度CO₂与叶片超微结构特征的关系
• 2与叶片碳水化合物含量变化的关系'>3.4.3 不同浓度CO₂与叶片碳水化合物含量变化的关系
• 3.4.4 FTIR显微光谱
• 2与叶片激素水平变化的关系'>3.4.5 不同浓度CO₂与叶片激素水平变化的关系
• 2与叶片元素含量'>3.4.6 不同浓度CO₂与叶片元素含量
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录：博士期间发表论文、接受函或审稿意见
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果