中国科学院西部之光基金(RCPY201209)
- 作品数：8 被引量：259H指数：7
- 相关作者：徐雅丽韩路王海珍牛建龙于军更多>>
- 相关机构：塔里木大学新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室中国农业大学更多>>
- 发文基金：中国科学院西部之光基金国家自然科学基金国家科技支撑计划更多>>
- 相关领域：农业科学生物学更多>>
- 干旱胁迫对胡杨和灰胡杨幼苗渗透调节物质及抗氧化酶活性的影响被引量：24
- 2015年
- 以塔里木荒漠优势树种胡杨(Populus euphratica Oliv.)和灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为试验材料,利用盆栽控水方法模拟不同程度干旱胁迫对两苗木主要渗透调节物质及抗氧化酶活性的影响。结果表明:干旱胁迫下两幼苗通过积累渗透调节物质、提高抗氧化保护酶活性来抵御干旱胁迫。两树种抗旱方式不同,胡杨幼苗以大量积累可溶性糖(SS)、维持可溶性蛋白质(SP)基本稳定为特征,而灰胡杨幼苗则以积累大量游离脯氨酸(Pro)来提高其抗旱性。胡杨幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均高于灰胡杨幼苗,随干旱胁迫加剧SOD活性降幅小,而POD活性大幅增加,是灰胡杨幼苗的60.9倍,严重干旱胁迫条件下其POD活性虽有所下降,但仍能较长时间地保持较高的活性。胡杨幼苗高活性的POD与SOD协同作用,清除活性氧自由基能力远大于灰胡杨幼苗,表现在干旱胁迫下其丙二醛(MDA)含量显著低于灰胡杨幼苗,灰胡杨幼苗MDA含量增幅与干旱胁迫程度及干旱持续时间有关。总体看胡杨幼苗对土壤干旱的适应和忍耐性要高于灰胡杨幼苗。
- 王海珍徐雅丽张翠丽韩路
- 关键词：干旱胁迫渗透调节物质抗氧化酶
- 不同温度下灰胡杨叶片气孔导度对光强响应的模型分析被引量：30
- 2015年
- 气孔通过调节植物体水分散失和CO2吸收在植物适应环境变化中发挥重要作用,而气孔导度模型是评价植物叶片气孔调节的重要工具。利用LI-6400光合仪测定了灰胡杨(Populus prunisoa Schrenk)在不同温度下的气孔导度响应曲线,采用几种常用的气孔导度模型对灰胡杨气孔导度进行拟合和比较,并将气孔导度模型与光响应修正模型进行耦合(耦合模型)分析了灰胡杨气孔导度的光响应特征。结果表明:灰胡杨净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增大到0.397mol·m-2·s-1以上,光合速率逐渐下降。Ball-Berry模型(BB)决定系数最大(0.937)、根均方差最小(0.013 7),较Leuning修正模型(BBL)、气孔导度机理模型(BBY)和Jarvis模型(JA)能更好地描述灰胡杨气孔导度与光合速率之间的关系及拟合气孔导度对光合有效辐射的响应曲线;直角双曲线修正模型与非直角双曲线模型均能较好地描述灰胡杨光合速率与光合有效辐射之间的关系,但直角双曲线修正模型拟合的光饱和点、最大光合速率、光补偿点和暗呼吸速率与实测值更吻合,拟合效果更好。构建BB模型+直角双曲线修正模型(BBP耦合模型)拟合气孔导度的光响应曲线,并与气孔导度机理模型+直角双曲线修正模型(BBYP耦合模型)进行比较与验证,BBP耦合模型的模拟值与观测值更接近且根均方差最小(0.009 9),其拟合效果优于BBYP耦合模型。此外,不同温度下灰胡杨最大气孔导度与最大净光合速率并不同步,最大净光合速率早于最大气孔导度。构建的BBP耦合模型较为合理,可为定量探讨荒漠植物叶片气孔调节行为,进一步估算叶片光合作用和构建适合极端干旱区的水-碳耦合循环机理模型奠定基础。
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙
- 关键词：气孔导度光响应数值模拟
- 地下水位对胡杨(Populus euphratica)和灰胡杨(Populus pruinosa)叶绿素荧光光响应与光合色素含量的影响被引量：26
- 2013年
- 在塔里木河上游利用便携式调制叶绿素荧光仪研究了地下水位对胡杨(Populus pruinosa)和灰胡杨(Popu-lus pruinosa)光合色素和叶绿素荧光光响应的影响。结果表明:不同地下水位环境下,2树种表观光合电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(NPQ)、PSⅡ激发能压力(1-qP)、天线色素热耗散能量(D)、非光化学反应耗散能量(E)、光合功能相对限制值(PED)和光系统间激发能分配不平衡偏离系数(β/α-1)随光合有效辐射(PAR)增加而升高,PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P)则随PAR增加而降低;相同光强下,地下水位下降导致胡杨和灰胡杨叶片含水量、最大电子传递速率(ETRmax)、光化学反应启动速率(θ)、ETR、ΦPSⅡ、qP、P与叶绿素(Chla、Chlb、Chl(a+b))和类胡萝卜素(Car)含量降低,而使Chla/b、NPQ、D、E、PED、1-qP、β/α-1明显升高;地下水位下降显著影响2树种叶绿素荧光光响应参数,引起光能吸收、传递与分配改变,致使光合效率降低;地下水位下降对灰胡杨光合生理过程的影响程度明显高于胡杨,表明胡杨对荒漠逆境的适应性强于灰胡杨。逆境下胡杨通过维持相对较高的ETR、ETRmax、θ、ΦPSⅡ、qP、P值,并通过增强非辐射性热耗散来调节自身能量代谢,以此来保护光合机构正常运转,这是胡杨长期适应干旱荒漠逆境而形成的一种自我调节机制。
- 王海珍陈加利韩路徐雅丽贾文锁
- 关键词：地下水位光合色素叶绿素荧光光响应曲线
- 胡杨异形叶光合作用对光强与CO_2浓度的响应被引量：64
- 2014年
- 胡杨(Populus euphratica)叶形多变,随个体生长发育,植株出现条形、卵形和锯齿阔卵形叶。在新疆塔里木河上游人工胡杨林内选择具有此3种叶形的成年标准株,将枝条拉至同一高度,通过活体测定,比较其光合作用-光与CO2响应及叶绿素荧光响应特征。结果表明:胡杨异形叶光合速率对光强/CO2浓度与电子传递速率对光强的响应曲线均可用直角双曲线修正模型来拟合,得出的主要光合参数与实测值较吻合。胡杨卵形叶、锯齿阔卵形叶光合速率-光响应参数与生化参数及快速光响应参数与条形叶差异显著,而光合速率-CO2响应参数则无显著差异。胡杨异形叶CO2饱和浓度下的最大净光合速率(Pnmax)较饱和光强下的Pnmax高,表明胡杨强光下光合速率在很大程度上受CO2供应和1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)再生能力的限制。卵形叶、锯齿阔卵形叶的初始量子效率(α)、初始羧化效率(CE)、Pnmax、光合能力(Amax)与最大羧化速率(Vcmax)均显著高于条形叶;锯齿叶光饱和点(LSP)、最大电子传递速率(ETRmax)与光呼吸速率(Rp)高于卵形叶,条形叶光补偿点(LCP)与LSP、α、CE最低。表明荒漠干旱环境下胡杨锯齿叶最耐强光,高Rp可能是其耗散过剩光能、保护光合机构免于强光破坏的重要途径;卵形叶高的α、CE、磷酸丙糖利用效率(TPU)、PSII实际光化学效率(ΦPSII)与低LCP及叶氮分配策略是其保持高光合速率的原因;条形叶ΦPSII、ETR、Pn低,因其制造光合产物不足而难以满足树体生长逐渐减少并处于树冠下部。可见,胡杨条形叶光合效率低、抗逆性差,主要以维持生长为主;随着树体长大,条形叶难以适应荒漠环境来维系其生长,出现了卵形叶;卵形叶光合效率高,易于快速积累光合产物而加快树体生长,但其LSP低和耐光抑制能力弱,逐渐被更耐强光、高温与大气干旱的锯齿叶所取代,从而使胡杨在极端逆境下得以生存,�
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙
- 关键词：光合作用
- 灰胡杨叶片气孔导度特征及数值模拟被引量：7
- 2016年
- [目的]构建适用于极端干旱荒漠区灰胡杨叶片气孔导度对环境因子响应的数学模型,为准确定量探讨灰胡杨叶片气孔调节和构建干旱荒漠区的水碳循环耦合机制模型奠定基础。[方法]以塔里木河流域荒漠河岸林建群种灰胡杨为研究对象,利用LI-6400光合测定仪于2012年7—9月、2013年6—9月测定灰胡杨叶片气体交换参数与环境因子的日变化,利用逐步回归方法分析灰胡杨叶片气孔导度（Gs）对环境因子的响应,并应用国际上2类构建机制不同的代表性气孔导度模型对其气孔导度变化进行模拟及验证比较。[结果]不同年份生长季各月灰胡杨叶片Gs的日变化均呈单峰曲线,峰值大小、出现时间与变幅不同,其中以9月峰值出现时间最早,日变幅最大,6月日变幅最小。Gs对环境因子变化敏感,与光合有效辐射（PAR）、大气CO2浓度（Ga）、大气湿度（RH）呈正相关,而与水汽压亏缺（VPD）、大气温度（Tair）呈负相关,尤其是PAR,VPD和Tair对全天与上午时段Gs的影响最显著,而下午时段Gs还受Ga,RH影响,表明不同时段灰胡杨Gs受不同的环境因子调控。利用国际上2类代表性Gs模型拟合并建立全天、上午与下午不同时段灰胡杨Gs的数学模型,Jarvis气孔导变模型对Gs变异程度的总体解释能力分别为69.1%;62.2%和63.3%,Leuning-Ball气孔导变模型对Gs变异程度的总体解释能力分别为53.5%,30.6%和44.5%。Jarvis气孔导变模型拟合全天、上午与下午时段Gs的效果均优于Leuning-Ball气孔导变模型,而LeuningBall气孔导变模型拟合下午时段Gs的效果优于上午时段,这与不同时段调控Gs的环境因子不同有关。依据野外实测数据对2类代表性Gs模型验证表明,Jarvis气孔导变模型比Leuning-Ball气孔导变模型更适合灰胡杨叶片Gs模拟,其可有效改善气孔导度环境响应行为的数值模拟效果。[结论]生长季不同时段影响灰胡杨Gs的环境因子不�
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙于军
- 关键词：极端干旱区气孔导度环境因子
- 干旱胁迫下胡杨光合光响应过程模拟与模型比较被引量：80
- 2017年
- 以塔里木干旱荒漠区2年生胡杨幼苗为试材,盆栽模拟荒漠生境5种水分梯度,利用Li-6400便携式光合作用系统测定胡杨在干旱胁迫下光合作用的光响应过程,并采用4种光响应模型对其进行拟合与比较,以期优选出适用于干旱荒漠环境的光响应模型,阐明胡杨光合作用对干旱胁迫的响应规律与适应机制。结果表明:胡杨净光合速率(P_n)随干旱胁迫加剧呈下降趋势,同一光强(PAR)下P_n降幅增大。中度干旱胁迫以下(土壤相对含水量,RSWC>45%)胡杨在高PAR下仍能维持相对较高P_n,光抑制程度轻;直角双曲线、非直角双曲线和指数模型均可较好地模拟P_n-PAR响应过程,但最大净光合速率(P_(nmax))、光饱和点(LSP)拟合值与实测值差异极显著(P<0.01)。中度干旱胁迫以上(RSWC<45%)胡杨P_n随PAR升高而显著下降,LSP与P_(nmax)极显著降低,光抑制现象明显;仅直角双曲线修正模型拟合的胡杨光响应过程、光响应参数与实际情况较吻合。4种模型模拟效果顺序:直角双曲线修正模型>指数模型>非直角双曲线模型>直角双曲线模型。4种光响应模型对干旱胁迫具有不同的适应性,直角双曲线修正模型适用于各种水分条件,尤其适用于干旱荒漠生境,其它3种模型适用于水分条件较好的生境。光响应特征参数对干旱胁迫的响应阈值不同。随干旱胁迫加剧,胡杨表观量子效率(AQY)、P_n、LSP与P_(nmax)持续降低,严重干旱胁迫下暗呼吸速率(R_d)、LCP反而明显增大。RSWC>45%胡杨仍能保持较高的AQY、P_(nmax)、LSP,RSWC<45%其P_(nmax)、LSP显著降低,干旱胁迫显著抑制了胡杨光合进程和光强耐受范围,降低了光合效率,严重干旱胁迫严重影响胡杨苗木的正常生长和光合作用。干旱荒漠环境下,胡杨采取缩窄光照生态幅、降低光能利用率和减少呼吸消耗来积极抵御荒漠干旱逆境伤害的生态对策。因此,从极端干旱荒漠区种群保护与植被�
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙于军
- 关键词：干旱胁迫光响应模型光合参数
- 土壤水分梯度对灰胡杨光合作用与抗逆性的影响被引量：43
- 2017年
- 以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)幼苗为材料,采用盆栽方法研究土壤水分梯度对灰胡杨光合特征及抗逆性的影响。结果表明:(1)灰胡杨净光合速率(P_n)、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO_2浓度和光能利用率均随土壤水分递减而降低,重度干旱比适宜水分依次降低了35.53%、25.32%、48.18%、15.62%和40.92%;而光合午休程度则明显增强,P_n下降主要是由非气孔因素限制造成。轻度干旱能够提高灰胡杨水分利用效率(WUE)3.05%,维持相对较高的P_n和WUE。(2)随土壤水分递降,灰胡杨光照生态幅缩窄,CO_2补偿点升高,RuBP再生受限,光与CO_2利用效率、Rubisco活性和光合效率降低。与适宜水分相比,中度与重度干旱下最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、光合能力(A_(max))、光呼吸速率、最大羧化效率、最大电子传递速率和磷酸丙糖利用率均显著降低(P<0.05),其中P_(nmax)、A_(max)和生化参数分别降低了42.65%、38.26%、57.10%;63.01%、65.88%、73.43%。(3)土壤干旱显著降低了灰胡杨的枝水势和光合色素含量(P<0.01),并且改变了光系统反应中心色素的组成比例,膜脂过氧化程度显著增强(P<0.01)。灰胡杨主要通过积累大量脯氨酸和可溶性蛋白质参与渗透调节来减轻土壤干旱对光合机构的损伤。重度干旱对灰胡杨叶片光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常生长和光合作用。综上所述,塔里木干旱荒漠区灰胡杨生长适宜的土壤相对含水量为60%—65%符合极端干旱区植被恢复与高效节水的管理原则。
- 王海珍韩路徐雅丽牛建龙于军
- 关键词：气体交换渗透调节物质
- 灰胡杨蒸腾速率对气孔导度和水汽压差的响应被引量：12
- 2016年
- 以塔里木盆地珍稀渐危种灰胡杨(Populus pruinosa Schrenk)为材料,研究其蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、水汽压差(VPD)日变化及互动关系,以期揭示灰胡杨适应干旱荒漠环境的蒸腾耗水调控机理。结果表明,生长季灰胡杨Tr、Gs和VPD日变化均呈单峰曲线,总体随时间进程呈下降趋势;Tr、VPD峰值均滞后于Gs,这是上午时段Tr对VPD的响应阈值明显高于Gs对VPD的响应阈值所致。灰胡杨Tr与Gs、VPD及上午Gs与VPD均呈二次曲线关系,VPD对Tr、Gs均具双重作用,形成机制在于低VPD下Gs随VPD上升而增大,促进Tr升高;高VPD下Gs逐渐下降,引起Tr降低。数理统计分析表明,Gs是调控灰胡杨Tr的主导因素,而VPD通过Gs间接影响Tr。不同时段Tr的气孔调节机制不同,上午气孔调节为前馈式反应,下午为反馈式反应。综上所述,荒漠区灰胡杨Tr对Gs的响应敏感度高于对VPD,气孔调节是维持水分平衡的重要机制;VPD协同Gs来控制灰胡杨Tr,高VPD下引起叶片气孔关闭以降低蒸腾,维持树体水分平衡达到在干旱荒漠环境下生存的目的。
- 韩路王海珍徐雅丽牛建龙
- 关键词：蒸腾速率
