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干旱胁迫对三种木本植物不同器官中非结构性碳、氮化合物含量及长距离运输的影响

作　者: 龙俊霞
导　师: 刘西平
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 植物学
关键词: 干旱胁迫碳代谢氮代谢长距离运输
分类号: Q945.78
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

干旱及相伴随的土壤贫瘠是限制西北干旱半干旱地区植物生长和生态环境修复的主要因子。为了研究干旱胁迫对树木体内碳素和氮素过程的影响，本论文选取黄土高原3种主要抗旱造林树种刺槐（R. pseudoacacia）、沙棘（H. rhamnoides）和醉鱼草（B.alternifolia）为材料，以一年生幼苗进行盆栽试验。设置3个土壤水分梯度(分别为田间持水量的70%-75%、50%-55%和30%-35%)，从五月中旬到八月下旬对幼苗进行水分胁迫处理，研究不同土壤水分条件对三种树木幼苗的生物量、不同器官中可溶性碳水化合物、可溶性氨基化合物和可溶性蛋白的含量，以及可溶性碳水化合物和氨基类化合物在韧皮部和木质部中的长距离运输、不同器官中硝酸还原酶活性的影响。研究结果表明：（1）随着土壤含水量减少，刺槐叶、茎干、粗根和细根的生物量显著减少，但粗根的生物量重度水分胁迫比轻度胁迫略有升高；沙棘不同器官的生物量也均随水分胁迫增加而下降；醉鱼草在水分胁迫下生物量也同样呈下降趋势，但粗根和茎中生物量在轻度水分胁迫下没有明显变化，细根生物量在重度胁迫下比轻度胁迫的生物量略有增加。（2）刺槐茎干和粗根中糖浓度显著高于叶子和细根；随土壤水分减少，茎干、粗根和细根中糖浓度显著增加，但叶子中糖浓度没有明显变化。沙棘茎干和粗根中糖浓度显著高于叶子和细根；土壤水分对其叶子和茎干中糖浓度没有显著影响，重度水分胁迫使粗根和细根中糖浓度显著增加。与刺槐和沙棘不同，醉鱼草叶子中可溶性糖浓度显著高于其他器官；轻度土壤水分胁迫使醉鱼草叶子中糖浓度明显降低，但粗根和细根中糖浓度显著增加，表明更多的糖向根系中转移和分配；重度土壤水分胁迫使得醉鱼草叶子糖浓度显著增加，其他器官也表现出增加的趋势，这种变化有利于其对干旱的抵抗。（3）3个树种韧皮部中可溶性糖浓度的变化：刺槐和沙棘韧皮部汁液中可溶性糖浓度没有明显变化，在重度水分胁迫下表现出降低趋势；表明重度胁迫下碳水化合物的韧皮部装载和向地下器官的运输分配能力显著降低。醉鱼草韧皮部汁液中可溶性糖含量在轻度和重度胁迫下均呈现出增加趋势；另外，韧皮部汁液中可溶性糖含量显著高于刺槐和沙棘，因而，醉鱼草可能具有不同于刺槐和沙棘的碳水化合物韧皮部分配的干旱应答机制。3个树种木质部汁液中可溶性糖浓度的变化：刺槐和醉鱼草在轻度水分胁迫下木质部汁液中可溶性糖浓度显著降低，而重度水分胁迫比轻度水分胁迫可溶性糖浓度又显著升高。沙棘在轻度水分胁迫下没有什么变化，重度水分胁迫下则显著降低。（4）刺槐幼苗细根是硝态氮还原的主要部位，而沙棘和醉鱼草幼苗的叶子是是硝态氮还原的主要部位。干旱胁迫下，刺槐细根和叶子中硝酸还原酶活性有增加的趋势；沙棘各器官中硝酸还原酶活性没有明显的影响；醉鱼草叶子和细根中硝酸还原酶活性则随土壤水分的减小而降低。（5）随着土壤水分含量减小，刺槐不同器官中可溶性氨基类化合物和可溶性蛋白含量有升高趋势，粗根中可溶性蛋白的含量显著高于其他器官；在重度土壤水分胁迫下，可溶性氨基类化合物则表现出显著增加。沙棘在轻度水分胁迫下茎干和粗根中氨基类化合物明显降低，然而在重度水分胁迫下叶子和细根中氨基类化合物含量明显升高，各个器官中可溶性蛋白含量升高，叶子和茎干中可溶性蛋白含量显著高于刺槐叶子和茎干中的含量。醉鱼草各器官中氨基类化合物含量随胁迫增强而增加，各器官中可溶性蛋白含量在轻度水分胁迫下表现出增加趋势，但在重度水分胁迫下只有叶中可溶性蛋白含量显著升高，其他部位没有显著改变；叶中可溶性蛋白含量显著高于其他器官。（6）干旱胁迫对刺槐总氨基氮的长距离运输中没有显著影响，但个别氨基化合物的组分和含量发生显著变化。轻度干旱胁迫下，韧皮部中Asn和木质部中的GABA显著提高；韧皮部中Ala以及木质部中Gln和Sarc含量降低，韧皮部还是木质部，木质部中Pro含量显著提高。重度干旱胁迫下时，刺槐韧皮部中Arg显著增加；在木质部中，Asn、Sarc和His含量下降，Pro含量显著升高。在所有的水分条件下，NH4都是韧皮部和木质部中水平相对较高的组分。沙棘幼苗在中度和重度水分胁迫下的，韧皮部中氨基氮总量上表现出轻微下降，木质部中则随水分胁迫加重，氨基氮总量增加，在重度水分胁迫下表现出显著性。中度干旱胁迫下，沙棘韧皮部中Ser、Asn、Gln、Met、ethylamine和His的含量显著下降；木质部中，Asp和Asn的浓度显著提高。严重干旱胁迫显著降低韧皮部中Asn、GABA、Met和ethylamine的含量；同时，提高了木质部中Thr、Ser、Asn、α-aminodip和α-aminobs的浓度。醉鱼草韧皮部和木质部中的总氨基氮含量在中度水分胁迫条件下趋于下降，但是在重度干旱胁迫下提高。中度水分胁迫下，醉鱼草韧皮部和木质部中Arg含量显著下降；重度水分胁迫下，韧皮部中Asn、Gln、Arg和NH4显著下降。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-12
第一章文献综述  12-20
  1.1 研究目的及意义  12
  1.2 研究背景  12-15
    1.2.1 植物的水分平衡  12-13
    1.2.2 长距离运输对树木碳、氮代谢的意义  13-14
    1.2.3 植物碳氮代谢耦合关系  14
    1.2.4 干旱胁迫下植物的渗透调节  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-20
    1.3.1 植物生长对干旱胁迫的适应性响应  15-16
    1.3.2 干旱胁迫对树木的光合碳同化的影响  16-17
    1.3.3 水分胁迫条件下植物光合产物运输和分配  17
    1.3.4 干旱胁迫对植物氮代谢的影响  17-20
第二章试验材料与方法  20-24
  2.1 试验地概况  20
  2.2 试验材料和处理  20
  2.3 测定指标和方法  20-23
    2.3.1 生物量的测定  20-21
    2.3.2 可溶性糖含量的测定  21
    2.3.3 可溶性蛋白含量的测定  21
    2.3.4 硝酸还原酶活性的测定  21-22
    2.3.5 可溶性氨基类化合物总量的测定  22-23
    2.3.6 韧皮部和木质部汁液中氨基酸组分和含量的测定  23
  2.4 数据处理  23-24
第三章结果分析  24-41
  3.1 不同土壤水分含量对三种树木幼苗不同器官生物量分配的影响  24-26
  3.2 土壤水分条件对三个树种不同器官中可溶性糖含量的影响  26-28
  3.3 树木体内碳水化合物长距离转运对土壤水分条件的响应  28-30
    3.3.1 不同土壤水分条件下三个树种韧皮部汁液中可溶性糖浓度的变化  28-29
    3.3.2 不同土壤水分条件下三个树种木质部汁液中可溶性糖浓度的变化  29-30
  3.4 不同水分条件下树木不同器官中硝酸还原酶活性的影响  30-31
  3.5 不同水分条件对含氮化合物在树木不同器官中分配的影响  31-35
    3.5.1 不同水分条件对树木不同器官中可溶性氨基类化合物含量的影响  31-34
    3.5.2 不同水分条件对树木不同器官中可溶性蛋白含量的影响  34-35
  3.6 树木韧皮部和木质部汁液中氨基酸组分和含量对土壤水分条件的响应  35-41
    3.6.1 刺槐韧皮部和木质部汁液中氨基酸组分和含量对土壤水分条件的响应  35-37
    3.6.2 沙棘韧皮部和木质部汁液中氨基酸组分和含量对土壤水分条件的响应  37-39
    3.6.3 醉鱼草韧皮部和木质部汁液中氨基酸组分和含量对土壤水分条件的响应  39-41
第四章讨论与小结  41-45
  4.1 讨论  41-44
    4.1.1 土壤水分含量对三种树木幼苗生物量的影响  41
    4.1.2 土壤水分含量对三种树木幼苗不同器官中可溶性糖含量的影响  41
    4.1.3 土壤水分含量对三种树木幼苗碳水化合物长距离运输的影响  41-42
    4.1.4 土壤水分含量对三种树木幼苗氮素同化能力的影响  42
    4.1.5 土壤水分含量对三种树木幼苗不同器官中可溶性含氮化合物含量的影响  42-43
    4.1.6 土壤水分含量对三种树木幼苗还原态氮长距离运输的影响  43-44
  4.2 小结  44-45
参考文献  45-50
致谢  50-51
作者简介  51

干旱胁迫对三种木本植物不同器官中非结构性碳、氮化合物含量及长距离运输的影响

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