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入侵植物小花山桃草解剖结构及生理适应性研究

作　者: 黄萍
导　师: 叶永忠
学　校: 河南农业大学
专　业: 植物学
关键词: 小花山桃草解剖结构逆境胁迫生理适应性
分类号: S451
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

小花山桃草(Gaura parviflora)是柳叶菜科山桃草属2年生草本植物,原产于北美大草原,20世纪5O年代引种栽培后逸生为杂草[1]。该草生活力强,适应性广泛,可生活在路边、山坡、田埂,甚至在碱涝薄地上也能生长,繁殖迅速,是危害性较大的外来植物之一,现已在河南、河北、山东、安徽、江苏、湖北、福建、浙江等地区快速扩散[2],一旦蔓延成灾,将改变入侵地原有的生物地理分布和生态系统的结构和功能,产生广泛的生物污染,从而危及土著群落的生物多样性。目前,国内有关小花山桃草的研究报道较少,对其入侵机制的认识仍然不足,研究报道主要集中在地上生物量动态、花的解剖结构、化感作用及核型等,对根、茎和叶的解剖结构及生理适应性研究尚未见报道。本课题从营养器官解剖结构及逆境胁迫下生理指标的响应特征两个方面对小花山桃草的适应机制展开研究,解释其与抗逆性之间的关系,旨在揭示其入侵和蔓延的结构及生理基础,为有效防治该杂草提供理论依据。研究内容主要包括:根、茎和叶的解剖结构;干旱、高温、低温及轻度盐胁迫条件下,叶片中游离脯氨酸(Pro)、丙二醛(MDA)、叶绿素含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性四项生理指标的变化。主要结果如下:(1)小花山桃草根横切面次生结构显示:木栓层由6～7层扁平细胞组成,次生木质部约占整个横切面的2/3,平均每根有导管138.25个,导管的管壁平均厚度为4.69μm,管径为85.37μm。韧皮部中分布有大量针晶。(2)小花山桃草茎横切面次生结构中导管明显,平均有导管112.36个,导管近圆形,直径75.82μm,分散在维管束中。木栓层由6～7层扁平细胞组成。韧皮部中也有针晶的分布。(3)小花山桃草的叶具典型的旱生植物叶片结构特征:表皮为复表皮,由两层表皮细胞组成;上、下表皮均覆盖有表皮毛,密度分别为83根/㎜2、52根/㎜2;上下表皮均有气孔分布,上表皮气孔密度为180个/㎜2,下表皮气孔密度为266个/㎜2;栅栏组织为双栅型,近轴面栅栏组织细胞2～3层,排列紧密而整齐,含叶绿体较多。(4)和大田作物油菜相比,小花山桃草不仅在干旱胁迫下可维持较高的SOD活性,较低的膜脂过氧化速率和较稳定的膜功能,从而使细胞膜系统受害较轻,而且复水后生理功能恢复较快,这表明它比大田作物有着更强的抗旱性和回复生长的能力。(5)对温度胁迫的生理响应特征表明,小花山桃草对于低温和高温均有较强的忍耐能力,表现出对低温的适应性略强于对高温的适应性,这可能与小花山桃草原产于北美大草原,长期对温带低温生长环境的适应有关。(6)对低盐胁迫的生理响应特征表明,小花山桃草对低浓度的NaCl不太敏感,表现出较耐盐碱的特点,这与小花山桃草在碱涝薄地上也能生长的研究结果一致。(7)综合以上研究结果,小花山桃草发达的输导组织,典型的旱生结构特征是其入侵和蔓延的形态结构基础;小花山桃草在干旱、高温、低温及低盐胁迫下能够维持较强的活性氧防御能力,较低的膜脂过氧化速率和较稳定的膜功能,同时能够维持其正常的水分需求、叶绿素含量,从而保证了光合作用的顺利进行,具有较强的抗逆能力,这是其入侵和蔓延的生理学基础。

全文目录

致谢  4-7
摘要  7-9
1 文献综述  9-16
  1.1 外来植物入侵的研究现状  9-13
    1.1.1 外来种与入侵种的概念  9
    1.1.2 外来植物入侵的发生过程  9-10
    1.1.3 外来植物容易侵入的区域  10
    1.1.4 外来植物入侵的主要危害  10-11
    1.1.5 我国外来植物入侵现状  11-12
    1.1.6 对植物外来种的管理与防治  12-13
  1.2 外来植物入侵机制的研究进展  13-14
    1.2.1 外来植物有利于入侵的生物学特性  13
    1.2.2 入侵种与土著种间的相互作用  13-14
      1.2.2.1 缺乏天敌的控制  13
      1.2.2.2 化感作用  13-14
      1.2.2.3 外来种与土著种的竞  14
    1.2.3 外来植物入侵的生理生态学研究  14
  1.3 小花山桃草的研究现状  14-16
    1.3.1 形态特征与生物学特性  14-15
    1.3.2 季节生长动态及入侵特性的研究  15
    1.3.3 化感作用研究  15-16
2 引言  16-17
3 材料与方法  17-20
  3.1 营养器官解剖结构研究  17
    3.1.1 试验材料  17
    3.1.2 试验方法  17
  3.2 对逆境的生理适应性研究  17-20
    3.2.1 材料培养及逆境因子处理  17-18
    3.2.2 生理指标的测定  18-20
4 结果与分析  20-32
  4.1 小花山桃草营养器官解剖结构特点  20-21
    4.1.1 小花山桃草根的横切面结构  20
    4.1.2 小花山桃草茎的横切面结构  20
    4.1.3 小花山桃草叶的解剖结构  20-21
      4.1.3.1 叶表皮特征  20
      4.1.3.2 叶肉特征  20-21
      4.1.3.3 叶脉特征  21
  4.2 逆境胁迫下小花山桃草生理指标的响应特征  21-32
    4.2.1 干旱胁迫下小花山桃草四项指标的动态变化  21-25
      4.2.1.1 SOD 活性的动态变化  21-22
      4.2.1.2 MDA 含量的动态变化  22-23
      4.2.1.3 脯氨酸含量的动态变化  23-24
      4.2.1.4 叶绿素含量的动态变化  24-25
    4.2.2 不同温度胁迫下小花山桃草四项指标的动态变化  25-28
      4.2.2.1 SOD活性的动态变化  25
      4.2.2.2 MDA 含量的动态变化  25-26
      4.2.2.3 脯氨酸含量的动态变化  26-27
      4.2.2.4 叶绿素含量的动态变化  27-28
    4.2.3 低盐胁迫下小花山桃草四项指标的动态变化  28-32
      4.2.3.1 SOD 活性的动态变化  28-29
      4.2.3.2 MDA 含量的动态变化  29-30
      4.2.3.3 脯氨酸含量的动态变化  30-31
      4.2.3.4 叶绿素含量的动态变化  31-32
5 结论与讨论  32-37
  5.1 主要结论  32
  5.2 讨论  32-37
    5.2.1 小花山桃草入侵和蔓延的形态结构基础  32-34
      5.2.1.1 小花山桃草叶片解剖结构对其生态适应性的影响  32-33
      5.2.1.2 小花山桃草茎的解剖结构对其生态适应性的影响  33
      5.2.1.3 小花山桃草根的解剖结构对其生态适应性的影响  33-34
    5.2.2 小花山桃草入侵和蔓延的生理基础  34-37
      5.2.2.1 小花山桃草对干旱逆境的生理响应特征  34
      5.2.2.2 小花山桃草对高温、低温逆境的生理响应特征  34-35
      5.2.2.3 小花山桃草对低盐胁迫的生理响应特征  35-37
参考文献  37-42
英文摘要  42-44
图版  44-46

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