高寒草甸植物叶角质层蜡质表型可塑性研究

来源 :西南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ancdtang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高寒草甸是青藏高原各类草地类型中最为重要的组成部分,约占青藏高原草地面积的54%。然而,在气候变化、放牧活动和人类经济活动的共同影响下,高寒草甸生态系统生产力下降、生物多样性丧失、土壤退化,严重影响了其生态服务功能。了解高寒草甸植物如何应对非生物胁迫,对我们认识全球气候变化带来的影响及科学管理高寒草甸具有重要的意义。植物表型可塑性是指同一个基因型对不同环境响应产生不同表型特征的特性,它被认为是有机体对环境条件或刺激响应最重要的特征。植物表型可塑性主要包括形态、生理、行为与生态四个方面。植物叶角质层蜡质是覆盖在植物表皮细胞外的复杂有机混合物。作为重要的表型指标,其在阻止植物非气孔性失水、维持植物表面清洁、抵御病虫害和非生物逆境等方面发挥着重要作用。作为植物与坏境的第一接触面,植物角质层蜡质组分、含量和晶体结构对多种环境因子响应敏感。研究自然条件下植物叶角质层蜡质组分、含量和晶体结构的变化规律,有利于阐明蜡质特征变化对自然环境变化的响应机制,从而为研究全球气候变化下作物对环境的响应和适应提供重要的理论依据。本研究在青藏高原选择6种常见的高寒草甸草本植物,采用交互移栽实验,于2017年对各植物采取了整株带土移栽。交互移栽生境分为两个,四川红原和青海祁连,均属于高寒草甸类型。移栽后,于2018年和2019年,连续两年测量了植株的形态表型性状;采集植物叶片分析了叶角质层蜡质含量和组分,通过扫描电镜(SEM)观察了叶角质层蜡质的晶体形态;同时采集植物和土壤样品,分析了营养品质和基础理化性状。主要研究结果如下:(1)六种植物的株高、叶片长度及叶片宽度,在红原生境均高于祁连生境,说明较低海拔环境(红原)适宜的温度及充足的水分有利于植物生长,而高海拔地区植株逐渐变矮小,叶片长度以及宽度减小。株高和叶片长度均表现为本地植物高于移栽植物,而其它叶表型指标变化规律在物种间和生境间存在差异。(2)不同根系构型参数变化规律在生境间存在差异。其中车前地下部干重、根冠比、总根长、总根表面积、根尖数,红原生境移栽与本地植物差异不显著,但均显著大于祁连本地植物。珠芽蓼,红原生境地上部干重和总根表面积在移栽与本地植物间无显著差异,但均显著小于祁连本地植物。乳白香青根系各指标在红原生境本地植物整体大于移栽植物,且红原植物各指标要大于祁连本地植物。矮火绒草地上部干重、总根表面积、总根体积和根尖数均为红原本地显著高于移栽和祁连本地植物。根系不同构型参数可塑性指数大小变化不同,其中根表面积、根尖数和根体积可塑性指数整体大于平均值。总体来看,车前、珠芽蓼、乳白香青和矮火绒草可塑性指数平均值较高,在0.6左右,而委陵菜和矮嵩草可塑性指数平均值较低,仅有0.4左右。(3)生境变化显著影响叶角质层蜡质沉积。如,2018年,移栽植物角质层蜡质总量整体小于本地植物,其中车前和红原生境的委陵菜为本地植物小于移栽植物。2019年,除矮火绒草表现为本地植物大于移栽植物外,其余植物表现为无显著差异或移栽植物大于本地植物,如委陵菜、祁连生境的乳白香青移栽显著高于本地植物。(4)六种高寒草甸草本植物叶表皮蜡质主要成分有烷烃类、醇类、酸类、醛类和酯类,其中烷烃含量占比最高,车前甚至达到80%左右。其中,珠芽蓼角质层蜡质优势组分与其他植物不同,为β-二酮。祁连生境的珠芽蓼烷烃类、醛类和醇类含量均比红原生境的要高,乳白香青相较于其他植物表皮蜡质中有酯类物质,并且红原生境相较于祁连生境醇类物质含量较高。相关性分析结果表明,烷烃含量与叶厚呈显著正相关关系,说明烷烃作为优势组分,在提高高寒草甸植物抗逆性中发挥着重要作用。(5)扫描电镜观察结果表明四种植物叶片表皮弥漫性地分布着致密蜡质层,其晶体结构包括片状、块状、颗粒状和不规则形态,晶体之间相互堆积叠加,并呈不规则排列,有些甚至发生熔融。乳白香青和矮火绒草叶表皮分布有密集表皮毛。
其他文献
油菜是世界上最重要的油料作物之一,菜籽油因其脂肪酸组成的多样性,被广泛应用于食品加工、清洁燃料及工业生产中。在我国油菜有限的种植面积下,根据生产需要改善菜籽油脂肪酸组分是当前油菜育种的主要任务之一。所以研究油菜种子脂肪酸代谢的遗传机制和挖掘优良候选基因对于改善菜籽油脂肪酸组分具有重要意义。本研究以人工合成甘蓝型油菜10D130和甘蓝型油菜常规品种中双11构建的高世代重组自交系(RIL)为研究材料,
甜荞(Fagopyrum esculentum M.)属于蓼科(Polygonaceae)荞麦属(Fagpyrum)作物,起源于中国,具有生长期短、适应性强的特点,是很好的救灾填闲作物和重要的蜜源作物,具有多种营养和保健成分(芦丁、槲皮素、不饱和脂肪酸、抗性淀粉、β-葡聚糖等),且富含铁、钾、锌、硒等体容易缺乏的矿质营养元素,对心血管疾病、糖尿病和便秘等有预防和治疗作用,已成为21世纪人类的绿色食
近年来,由于人工成本增加,使得甘蓝型油菜(Brassica napus L.)的生产成本也逐渐变高,而适于机械收获的油菜品种却相对较少。因此,迫切需要可机械化收获的甘蓝型油菜品种来提高农民种植的积极性。在甘蓝型油菜的株型特征中,株高(PH)、顶端主花序长度(ML)、一次有效分枝数(NB)、一次有效分枝角度(BT)和第一有效分枝高度(HB)是决定能否机械化收获的关键性状。本研究使用两个株型差异较大油
近年来,良好的株型被认为是水稻高产的重要因素,水稻地上部株型发育受到了育种家和科学家的广泛关注,能够为解决世界粮食安全问题另辟蹊径。而水稻地上部器官主要包括茎秆、叶片、穗型和籽粒等,茎秆的长短能够对植株株高造成直接影响,粗壮程度会对抗倒伏性有一定影响,叶片的大小影响植株的受光面积,三者均可对水稻植株的产量造成直接或间接的影响。因此了解水稻地上部器官的遗传模式和发育机制对丰产具有重要意义。本研究中我
核盘菌是一种植物病原真菌,在世界范围内均能引起多种重要农作物,如油菜等油料作物的产量及品质下降,造成严重的经济损失。由于缺少油菜的抗病种质资源,使得针对油菜菌核病抗性基因的发掘和鉴定研究进展缓慢,因此,控制核盘菌的侵染循环为培育有效的抗病油菜品种提供了新的思路。本研究前期通过转录组分析发现与编码IgE-binding同源蛋白的核盘菌基因SS1G_08110(Ssebp)在侵染甘蓝后高度表达,推测该
近年来,受世界经济形势和交易中技术壁垒的影响,各国的质量安全标准不断提高和完善,产品质量问题受到社会各界的普遍关注。这样就使得第三方检测机构的质量检验活动成为行业发展中一个不可或缺的重要环节。在经济全球化趋势的不断深入的今天,第三方检测机构已由原来由政府管控逐步地走向市场化,并在市场推动下得到迅猛发展。检测机构的数量大幅增加,检测能力和范围不断拓宽,行业之间的细化分工也不再明显,公司间的业务竞争就
甘蓝型黄籽油菜具有种皮薄,含油量、饼粕中蛋白质含量高,纤维素和多酚类物质含量低等一系列优点,因此,黄籽性状是国内外油菜育种的重要目标之一。研究表明粒色形成与类黄酮代谢产物密切相关,且转录因子在调控类黄酮途径各物质的积累上具有重要作用,但目前对类黄酮代谢途径与油菜粒色变化的关系尚不明确。本研究前期已证明BnMYB47是调控甘蓝型油菜粒色形成的一个重要转录因子,显著影响种皮类黄酮代谢产物的累积,但具体
电化学发光(ECL)技术是一种集传统电化学的分析快速、可控性高和化学发光的灵敏度高、线性范围宽于一体的新兴技术,在诊断、临床、制药、环境和食品分析方面受到研究者们的广泛关注。鲁米诺由于发光强度高、成本低、氧化电位低,成为当前应用最广泛的ECL发光体。传统共反应剂具有生物毒性、难标记、不稳定、易分解等缺点,从而限制了鲁米诺体系在ECL领域的应用。到目前为止,涉及鲁米诺的新型共反应剂的报道十分罕见。为
随着我国城市化进程的不断深入,传统的平面式交通已无法满足日益增长的交通扩张需求,高架桥因此而产生。高架桥的大量建设虽然缓解了城市交通压力,却也带来了原有的街道形象被破坏、城市的肌理被割裂、噪音和污染加剧等一系列城市问题。与此同时,高架桥附属空间作为高架桥建设的副产品出现在了城市中。这部分空间是被高架桥割裂的区域间的连接纽带,对其进行合理的设计能有效改善高架桥与城市的关系。然而在对高架桥进行规划设计
烟草花叶病毒(tobacco mosaic virus,TMV)寄主范围十分广泛,是烟草生产中的重要病害。植物寄主因子通过与病毒编码的蛋白相互作用,影响病毒在细胞间的移动和复制,引发寄主防御反应。IP-L是从烟草c DNA文库中筛选出的与To MV CP互作的寄主蛋白,TMV侵染本氏烟诱导IP-L及其编码蛋白显著上调,CML30、RIN4、CNGCs和LHY是从IP-L沉默的本氏烟转录组筛选出的显