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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高溫脅迫對(duì)希蒙得木生理生態(tài)特性的影響
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 生命科學(xué)
- 大類(lèi)：
- 自然科學(xué)類(lèi)學(xué)術(shù)論文
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品采用人工氣候室模擬增溫的方法，研究不同程度高溫處理對(duì)3個(gè)種源（Z1：會(huì)東可河；Z2：澳大利亞肯多伯冷；Z3：美國(guó)菲尼克斯）希蒙得木葉片相對(duì)含水量（LRWC）、葉片光合特性、滲透調(diào)節(jié)、抗氧化保護(hù)酶、膜脂過(guò)氧化的影響。通過(guò)對(duì)希蒙得木在不同高溫處理下生理響應(yīng)的測(cè)定與分析，探討其在不同高溫處理下的光合及生理變化過(guò)程，以及其耐熱、耐旱的能力。
- 詳細(xì)介紹：
- 人類(lèi)活動(dòng)排放大量的溫室氣體在大氣中的含量逐步上升，導(dǎo)致全球氣候變暖，引發(fā)極端氣候的頻繁發(fā)生，如局部地區(qū)的異常高溫、干旱等。高溫?zé)岷?yán)重影響植物的生長(zhǎng)及生理代謝，成為限制植物分布、生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的一個(gè)主要環(huán)境因子。大量研究表明，高溫脅迫下植物水分虧缺，光合速率降低，生長(zhǎng)緩慢，活性氧代謝失調(diào)，膜脂過(guò)氧化發(fā)生，質(zhì)膜透性增加。但植物在一定范圍的高溫環(huán)境下并不是被動(dòng)地承受傷害，而是主動(dòng)地調(diào)節(jié)適應(yīng)。研究表明，在高溫逆境下，植物一方面能通過(guò)降低蒸騰和增加體內(nèi)可溶性有機(jī)物質(zhì)的濃度來(lái)減緩水分缺失；另一方面通過(guò)激活體內(nèi)一系列活性氧清除系統(tǒng)，減弱膜脂過(guò)氧化作用，保持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。研究植物對(duì)高溫逆境的響應(yīng)機(jī)制將有助于采取有效的措施來(lái)抵御高溫對(duì)植物的危害，并在植物的引種過(guò)程中具有一定的指導(dǎo)意義。 希蒙得木（Simmondsia Chinensis）為希蒙得木科希蒙得木屬，為一屬一種的多年生常綠灌木或小喬木，又名霍霍巴，原產(chǎn)美國(guó)與墨西哥交接處的羅蘭沙漠，是一種常綠灌木，壽命可達(dá)數(shù)百年，在北緯25°—30°和西經(jīng)109°—117°范圍內(nèi)的分布超過(guò)了25.6萬(wàn)hm2。希蒙得木種子含油47%—62%，被譽(yù)為“液體黃金”，是一種新興的工業(yè)油料植物。希蒙得木根系發(fā)達(dá)，耐熱、耐旱、耐瘠薄，被稱為“沙漠克星”，是干旱、半干旱地區(qū)植被恢復(fù)和保持水土的優(yōu)良樹(shù)種。根據(jù)美國(guó)的福雷斯諾及墨西哥北緯23°—35°范圍內(nèi)8個(gè)氣象站以及以色列3個(gè)站，蘇丹2個(gè)站，共13個(gè)氣象站的初步分析，希蒙得木的種植區(qū)和自然分布區(qū)多屬干旱沙漠或半干旱草原氣候。其氣候特點(diǎn)是空氣干燥，降水稀少，氣溫較高，最高可達(dá)50 ℃，晝夜溫差可達(dá)15—30 ℃。目前成功引種栽培希蒙得木的國(guó)家主要有阿根廷、以色列、秘魯、澳大利亞、美國(guó)等，并進(jìn)行了大規(guī)模種植和加工。自20世紀(jì)70年代末期，我國(guó)南方10多個(gè)省先后引種了希蒙得木并開(kāi)展了相關(guān)研究，多見(jiàn)于其引種 、光合特性、開(kāi)發(fā)利用等，國(guó)內(nèi)外關(guān)于其對(duì)高溫的生理光合響應(yīng)的研究還不多見(jiàn)。希蒙得木特有的生物學(xué)特性、生態(tài)習(xí)性以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值使其具有巨大的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，探討其在我國(guó)能否作為高溫、干旱等極端氣候地帶的適生樹(shù)種具有重大的研究?jī)r(jià)值。本試驗(yàn)采用人工氣候室模擬增溫的方法，研究不同高溫處理下3個(gè)優(yōu)良希蒙得木種源各項(xiàng)生理光合指標(biāo)的變化，旨在探討這幾個(gè)優(yōu)良種源對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)過(guò)程及其耐受能力，為希蒙得木的選種、引種及栽培管理提供參考。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 溫室效應(yīng)導(dǎo)致全球氣候變暖，引發(fā)極端氣候的頻繁發(fā)生，如局部地區(qū)的異常高溫、干旱等。高溫?zé)岷?yán)重影響植物的生長(zhǎng)及生理代謝，成為限制植物分布、生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的一個(gè)主要環(huán)境因子。但植物在一定范圍的高溫環(huán)境下并不是被動(dòng)地承受傷害，而是主動(dòng)地調(diào)節(jié)適應(yīng)。 本作品研究了我省攀西地區(qū)近年引種的重要經(jīng)濟(jì)植物希蒙得木對(duì)高溫逆境的響應(yīng)機(jī)制，將有助于科學(xué)的引種和選擇栽培區(qū)域，對(duì)該樹(shù)種推廣具有一定的指導(dǎo)意義。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 1.經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，國(guó)外少見(jiàn)關(guān)于希蒙得木對(duì)高溫生理響應(yīng)的研究，國(guó)內(nèi)無(wú)此類(lèi)研究報(bào)道。 2.采用智能人工氣候室模擬增溫的方法，準(zhǔn)確地控制環(huán)境條件，研究不同高溫處理下3個(gè)希蒙得木種源各項(xiàng)生理、光合指標(biāo)的變化，提高了研究結(jié)果的可信度，這在我國(guó)林木高溫脅迫研究方面還不多見(jiàn)。 3.結(jié)果表明，3個(gè)希蒙得木種源耐高溫能力很強(qiáng)，尤以會(huì)東可河（Z1）最好，因此提出了在我國(guó)攀西地區(qū)廣泛發(fā)展更耐熱種源Z1的建議。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 希蒙得木特有的生物學(xué)特性、生態(tài)習(xí)性以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值使其具有巨大的發(fā)展?jié)撡|(zhì)，探討其在我國(guó)能否作為高溫、干旱等極端氣候地帶的適生樹(shù)種具有重大的研究?jī)r(jià)值。本作品研究了希蒙得木對(duì)高溫逆境的響應(yīng)機(jī)制，對(duì)于科學(xué)的引種和選擇栽培區(qū)域，采取有效的措施來(lái)抵御高溫危害以及該樹(shù)種推廣具有一定的指導(dǎo)意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 利用人工氣候室模擬高溫環(huán)境，研究了不同程度高溫處理對(duì)3個(gè)不同種源（Z1：會(huì)東可河；Z2：澳大利亞肯多伯冷；Z3：美國(guó)菲尼克斯）希蒙得木葉片相對(duì)含水量（LRWC）、葉片光合特性、滲透調(diào)節(jié)、抗氧化保護(hù)酶、膜脂過(guò)氧化的影響。結(jié)果表明，3個(gè)種源希蒙得木幼苗LRWC、凈光合速率（Pn）和蒸騰速率（Tr）均隨高溫脅迫強(qiáng)度的加劇呈極顯著下降趨勢(shì)，葉綠素含量（Chl）、可溶性糖含量顯著降低；脯氨酸（Pro）含量呈極顯著上升趨勢(shì)；丙二醛（MDA）含量和相對(duì)電導(dǎo)率均隨高溫脅迫強(qiáng)度的加劇而顯著增加；高溫脅迫對(duì)希蒙得木幼苗葉片過(guò)氧化物酶（POD）活性和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響因種源不同而有所差異，Z1、Z2的POD活性隨高溫脅迫程度的增加而持續(xù)上升，Z3的POD活性呈先上升后降低趨勢(shì)；Z1、Z3的SOD活性隨高溫脅迫程度的增加而持續(xù)上升，Z2的SOD活性呈先降低后上升趨勢(shì)。以隸屬函數(shù)法綜合分析各種源希蒙得木幼苗抗高溫能力的結(jié)果表明，3個(gè)種源希蒙得木幼苗的抗高溫能力由強(qiáng)到弱依次為：Z1、Z3和Z2。結(jié)果表明，長(zhǎng)期生長(zhǎng)在金沙江干熱河谷的Z1可能已經(jīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，表現(xiàn)出好的抵御高溫的能力。
獲獎(jiǎng)情況
- 1. 第一作者. 高溫脅迫對(duì)不同種源希蒙得木葉片生理特性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào)（重要核心期刊）2011年1月錄用. 2. 第一作者. 高溫脅迫對(duì)希蒙得木幼苗葉片光合生理特性的影響. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（核心期刊）2011年6月錄用. 3. 2011年4月，校級(jí)第七屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 《生態(tài)學(xué)報(bào)》審稿專家意見(jiàn)：本文研究了高溫脅迫下不同種源希蒙得木的生理光合變化，對(duì)該物種的引種馴化具有一定意義。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理、有新意，數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確可靠，論點(diǎn)明確。
參考文獻(xiàn)
- [1] 陳志剛, 謝宗強(qiáng), 鄭海水. 不同地理種源西南樺苗木的耐熱性研究. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 23(11): 2327-2332. [2] 李曉清, 李榮偉, 曹小軍, 王準(zhǔn). 國(guó)外希蒙得木研究與我國(guó)發(fā)展對(duì)策. 西南林學(xué)院學(xué)報(bào), 2004, 24(1): 75-78. [3] 陳勝. 閩南沿海沙質(zhì)地區(qū)希蒙得木的引種. 東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 35(3): 15-20. [4] 李曉清, 高捍東, 曹小軍, 李榮偉, 王準(zhǔn), 王曉玲. 金沙干熱河谷希蒙得木的光合特性. 浙江林學(xué)院學(xué)報(bào), 2007, 24(3): 302-307. [5] 姜春明, 尹燕枰, 劉霞, 王振林. 不同耐熱性小麥種旗葉膜脂過(guò)氧化和保護(hù)酶活性對(duì)花后高溫脅迫的響應(yīng). 作物學(xué)報(bào), 2007, 33(1): 143-148. [6] 張宗申, 利容千, 王建波. 外源Ca2+預(yù)處理對(duì)高溫脅迫下辣椒葉片細(xì)胞膜透性和GSH, AsA含量及Ca2+分布的影響. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2001, 25(2): 230-234. [7] Arquhar G D, Sharkey T D. Stomatal conductance and photoynthesis. Annual Review of Plant Physiology, 1982, 33: 317. [8] Lai A M, Ku S B, Edwrds G E. Analysis of inhibition of photosynthesis due to water stress in the C3 species Hordeum vulgare and Vicia faba: electron transpot, CO2 fixation and carboxylation capacity. Photosynthesis Research, 1996, 49: 57-69. [9] Taiz L, Zeiger E. Plant Physiology. 2nd edition. Sunderland, Mass, USA: Sinauer Associates Press, 1998.
同類(lèi)課題研究水平概述
- 全球氣候變暖，引發(fā)極端氣候的頻繁發(fā)生，如局部地區(qū)的異常高溫、干旱等，已是一個(gè)嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。高溫?zé)岷?yán)重影響植物的生長(zhǎng)及生理代謝，成為限制植物分布、生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的一個(gè)主要環(huán)境因子。但植物在一定范圍的高溫環(huán)境下并不是被動(dòng)地承受傷害，而是主動(dòng)地調(diào)節(jié)適應(yīng)。研究表明，在高溫逆境下，植物一方面能通過(guò)降低蒸騰和增加體內(nèi)可溶性有機(jī)物質(zhì)的濃度來(lái)減緩水分缺失；另一方面通過(guò)激活體內(nèi)一系列活性氧清除系統(tǒng)，減弱膜脂過(guò)氧化作用，保持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。研究植物對(duì)高溫逆境的響應(yīng)機(jī)制將有助于采取有效的措施來(lái)抵御高溫對(duì)植物的危害，并在植物的引種過(guò)程中具有一定的指導(dǎo)意義。 希蒙得木（Simmondsia Chinensis）為希蒙得木科希蒙得木屬的多年生常綠灌木或小喬木，原產(chǎn)美國(guó)與墨西哥交接處的羅蘭沙漠，種子含油47%—62%，被譽(yù)為“液體黃金”，是一種新興的工業(yè)油料植物；根系發(fā)達(dá)，耐熱、耐旱、耐瘠薄，被稱為“沙漠克星”，是干旱、半干旱地區(qū)植被恢復(fù)和保持水土的優(yōu)良樹(shù)種。目前成功引種栽培希蒙得木的國(guó)家主要有阿根廷、以色列、秘魯、澳大利亞、美國(guó)等，并進(jìn)行了大規(guī)模種植和加工。自20世紀(jì)70年代末期，我國(guó)南方10多個(gè)省先后引種了希蒙得木并開(kāi)展了相關(guān)研究，多見(jiàn)于其引種、光合特性、開(kāi)發(fā)利用等，國(guó)內(nèi)外關(guān)于其對(duì)高溫的生理光合響應(yīng)的研究還不多見(jiàn)。 作品“高溫脅迫對(duì)希蒙得木生理生態(tài)特性的影響”結(jié)合當(dāng)前的最新研究進(jìn)展以及希蒙得木自身的生物學(xué)特性、生態(tài)習(xí)性以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值，采用智能人工氣候室模擬增溫，研究不同高溫處理下3個(gè)優(yōu)良希蒙得木種源各項(xiàng)生理光合指標(biāo)的變化，旨在探討這幾個(gè)優(yōu)良種源對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)過(guò)程及其耐受能力，為希蒙得木的選種、引種及栽培管理提供參考。 經(jīng)過(guò)一年的調(diào)查、試驗(yàn)和比較研究，結(jié)果表明，3個(gè)種源希蒙得木為耐熱性很強(qiáng)的植物，能在極度高溫干旱的地方引種栽培，建議在高溫干旱嚴(yán)重的地區(qū)栽培會(huì)東可河（Z1）種源，在高溫危害較輕的地區(qū)栽培美國(guó)菲尼克斯（Z3）和澳大利亞肯多伯冷（Z2）種源。在我國(guó)攀西地區(qū)，應(yīng)廣泛發(fā)展更耐熱的會(huì)東可河（Z1）種源，如果新引進(jìn)的種源Z2、Z3比Z1的產(chǎn)量高，其他性能指標(biāo)（如含油量等）更高，則可加大引種馴化的力度。
