摘要
为了揭示杉木矮生的原因,本实验以矮生、正常杉木为材料,研究探讨了矮生杉木低生长势与枝叶解剖结构,光合特性,叶绿素荧光参数,碳代谢,酶活性,激素含量以及蛋白质组之间的关系,旨在阐明杉木矮生的解剖生理基础。主要结果如下： (1)新梢生长动态可以在一定程度上反映两种生长型杉木的生长态势,故可用作评价杉木矮生的指标。 (2)枝叶解剖方面,对于枝皮率,矮生杉木、正常杉木的均值分别为76.50％和37.70％,差异达显著水平；对于管胞平均面积,矮生、正常杉木的均值分别为241.9016μm2和308.8946μm2,差异显著,这反映了矮生杉木管胞口径小,限制了其水分的吸收和运输,抑制了植株的营养生长；对于管胞密度,矮生杉木、正常杉木的均值分别为3375个/mm2和2456个/mm2,矮生杉木显著高于正常杉木,这可能与针叶植物木质部中管胞比例高有关；对于枝条单位长度的叶片数量,矮生杉木显著多于正常杉木,这可能与矮生杉木节间长度缩短有关；而对于两者的栅海比,矮生杉木与正常杉木无明显差异。因此可将枝皮率与单位长度枝条叶片数量用作评价杉木矮生的指标。 (3)对植物光合特性的研究发现,矮生型叶片的光补偿点和光饱和点分别为18.44μmol·m-2·s-1和500μmol·m-2·s-1,正常型叶片相应值分别为7.32μmol·m-2·s-1和1500μmol·m-2·s-1,表明矮生型的光能利用能力明显不如正常型；在光合参数方面,矮生型叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Cond)及蒸腾速率(Trmmol)均低于正常型,但两者胞间二氧化碳浓度(Ci)差异不大,表明矮生型较低的净光合速率可能是非气孔限制的结果；对于叶绿素荧光参数,矮生型经充分暗驯化后的初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、PS Ⅱ原初光能转换效率(Fv/Fm)及PS Ⅱ潜在活性(Fv/Fo)几乎均小于正常型。因此,矮生杉木光合能力上的缺陷可能是造成低生长势的重要生理生态原因之一。 (4)从光合产物的运输、储存及利用的情况看,矮生型的淀粉存在难以转化的现象,无法及时补充植物所需的葡萄糖。因此,碳代谢异常也可能是造成矮生型低生长势的原因之一。 (5)对叶片酶活性的研究发现,矮生型不同时期的POD酶和IOD酶活性均显著高于正常杉木。因此,矮生型较高的酶活性可能是其低生长势的生理原因之一。 (6)对内源激素含量的研究发现,两种生长型杉木内源IAA、ZR含量差异不大,但由于矮生型的酶活性远远高于正常型,故其较低的生长势可能与内源IAA运输受阻有关；对内源GA含量的研究发现矮生型生长早期GA含量显著低于正常型,表明矮生型较低的生长势可能受GA的调控;而矮生型异常的ABA水平亦可能是造成杉木矮生的原因。 (7)叶片蛋白质组特性的研究发现,矮生型叶片中有29个蛋白表达量发生了显著的变化,其中14个蛋白质表达量增加了2.2倍以上,15个蛋白质表达量下降超过了3.0倍。而矮生型这些异常表达的蛋白质可能与其矮生性状密切相关。
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