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盐生植物耐盐结构特性及植物晶体生物学特征与功能研究

作　者: 王光野
导　师: 陆静梅
学　校: 东北师范大学
专　业: 植物学
关键词: 盐生植物 颉颃盐逆境 晶体 (2E,6E)-2,6-双(2,4-二甲基苯亚甲基)环己酮 演化结构 晶体折光检验法
分类号: Q945.78
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


采用光学显微技术和石蜡切片相结合的研究方法及其利用晶体的折光方法,对埃及红海沿岸的沙漠地区极端盐渍环境(东经34 o 12′-35 o 27′o,北纬25 o 31′-27 o 22′)的大洋州滨藜(Atriplex nummularia Lindl.)、节状假木贼(Anabasis articulate (Forssk.) Moq.)、藜(Chenopodium album L.)等12种植物,中国吉林松嫩平原一般盐渍环境(东经123o31′-124 o 10′,北纬44 o 30′-44 o 45′)的藜(Chenopodium album L.)、碱地肤(Kochia sieversiana (Pallas) C.A. Mey.)、紫花地丁(Viola yedoensis Makino.)等6种植物,中国吉林长春中生环境(东经125o11′-125 o 32′,北纬43 o 45′-44 o 12′)的碱地肤(Kochia sieversiana (Pallas) C.A. Mey.)、灰绿藜(Chenopodium glaucum L.)、藜(Chenopodium album L.)等19种植物进行植物颉颃盐逆境演化结构比较研究。结果发现,晶体是植物颉颃盐逆境演化特征,与抗盐成正相关。数理统计量化分析验证了晶体、粘液细胞、贮水组织、发达的角质层等与植物颉颃盐渍逆境关系密切:极端盐渍环境中的大洋洲滨藜皮层具有2-5层连续的晶体,一般盐渍环境中含有晶体最多的滨藜茎皮层中最多只形成接近1层连续的含晶细胞环;极端盐渍环境中的波斯骆驼刺茎表皮下有一层连续的大型粘液细胞层,一般盐渍环境中的植物没发现粘液细胞;极端盐渍环境中的四蕊猪毛菜茎具有发达的贮水组织,一般盐渍环境中的植物没发现贮水组织;极端盐渍环境中生长的中国柽柳茎表皮细胞角质层厚度达6.02μm,一般盐渍环境中碱地肤茎表皮角质层最厚为1.98μm。实验结果显示出极端盐渍环境植物都具有颉颃盐逆境的特殊演化结构。盐生植物颉颃逆境的演化结构可分为五大类型、两小类型。五大类型为:大多植物具有盐腺、晶体、粘液细胞、贮水结构和发达的同化组织;两小类型为:具有发达的输导组织和机械组织。研究中发现一种未见报道的可能与物质运输有关的新型复合结构,即:“光芒转运小体”,其结构和功能还有待于进一步研究。实验结果表明,植物晶体是极端环境盐生植物的典型特征;晶体的存在和含量,为极端盐渍环境、一般盐渍环境和中生环境植物呈递减的趋势;晶体以草酸钙晶体为主,多以大型晶簇的形式存在于薄壁细胞的液泡中;一个细胞一般只形成一个植物晶体。在营养器官中茎是晶体聚集的首要部位,其次是叶,最后是根;根一般不存在植物晶体;植物晶体在盐生植物中的分布具有非均一性,呈典型的多级别区域化形式分布;耐盐植物晶体的分布遵循外向性和功能最优化原则;植物晶体的含量与环境的盐浓度、胁迫时间和生长时间成正相关;以植物晶为耐盐特性的盐生植物,植物晶体区域化的级别越高其耐盐能力越强;改良的天然抗氧化剂类似物显著提高了盐生植物的耐盐水平,但对植物晶体等组织水平的耐盐结构影响不显著。目前有关晶体的观察只是停留在透射光学显微镜和扫描电镜的观察之中,但是这两种方法都掩盖了晶体的折光特点,本论文首次改革了光学显微镜的晶体观察方法,首次使晶体在细胞内呈现出很强的折光性。晶体是植物颉颃盐逆境的一种有效的鉴定方法。利用晶体在植物体中存在与否,可缩短抗盐植物的鉴定时间,提高筛选抗盐植物的准确率。因为具有晶体的植物能有效的改良盐渍生态环境,是生物治理盐渍环境的有效方法。应用具有植物晶体的植物改良盐碱地,既省工、省钱又省力,因此,具有晶体的抗盐植物的开发利用意义重大。

全文目录


中文摘要  4-6
英文摘要  6-10
引言  10-20
  1. 盐渍土概述  10-11
  2. 盐渍土对植物生长发育的影响  11-12
  3. 盐生植物的概念、类型和研究意义  12
  4. 盐生植物的耐盐机制研究进展  12-15
  5. 天然抗氧化剂应用研究现状及应用于植物耐盐研究展望  15-18
  6. 植物晶体的功能  18
  7. 研究目的、实用价值与理论意义  18-20
正文  20-203
  1. 材料与方法  20-27
    1.1 材料  20-24
      1.1.1 极端盐渍环境中的盐生植物材料  20
      1.1.2 一般盐渍环境中的盐生植物材料  20-21
      1.1.3 中生环境中的盐生植物材料  21
      1.1.4 中生环境中的非盐生植物材料  21
      1.1.5 人工调控盐胁迫条件处理的植物材料  21-22
      1.1.6 改良的天然抗氧化剂类似物对植物耐盐特性的影响实验部分  22-24
    1.2 方法  24-27
      1.2.1 石蜡切片法  24-25
      1.2.2 植物晶体的化学鉴定方法  25
      1.2.3 显微成像系统  25-26
      1.2.4 独创的植物组织晶体成像法  26
      1.2.5 人工调控盐胁迫条件处理的植物材料的实验方法  26
      1.2.6 用于分析改良的天然抗氧化剂类似物对植物耐盐特性的影响相关植物材料处理方法  26-27
  2. 结果与分析  27-184
    2.1 植物晶体的化学鉴定的结果  27
    2.2 极端盐渍环境中盐生植物的结构  27-53
    2.3 一般盐渍环境中盐生植物的结构  53-81
    2.4 中生环境中的盐生植物结构  81-106
    2.5 中生环境中的非盐生植物结构  106-130
    2.6 人工调控盐胁迫条件处理的植物材料  130-159
    2.7 用于分析改良的天然抗氧化剂类似物对植物耐盐特性的影响相关植物材料的观察结果  159-167
    2.8 植物晶体的其他特性  167-173
    2.9 不同生境盐生植物结构特征量化比较  173-184
  3. 讨论  184-203
    3.1 极端盐渍环境中盐生植物颉颃逆境的演化结构特性  184-192
    3.2 一般盐渍环境中盐生植物颉颃逆境的演化结构特性  192-196
    3.3 中生环境中盐生植物颉颃逆境的演化结构特性  196-197
    3.4 中生环境中非盐生植物和一般盐渍环境中同属植物结构特性的比较  197-198
    3.5 人工调控盐胁迫条件处理与植物含晶细胞的关系  198-199
    3.6 改良的天然抗氧化剂类似物对植物耐盐特性的影响  199-201
    3.7 不同生境盐生植物颉颃逆境结构特征  201
    3.8 植物晶体生物学特征与功能  201-203
结论  203-205
参考文献  205-213
致谢  213-214
在学期间公开发表论文及著作情况  214

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中图分类: > 生物科学 > 植物学 > 植物生理学 > 协迫生理学
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