AQPs和碳代谢表达与木质部栓塞修复的关系

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作者 赵梅 《植物学研究》 2024年第1期86-92,共7页

木质部的管道分子是植物生长发育是植物运输水分的主要通道,干旱发生以后会使植物木质部形成栓塞和空穴,进一步阻碍或者阻断水分子的运输,使植物失水死亡。木质部导管的栓塞和修复是植物在张力下处理水分运输的内在能力。虽然木质部栓... 木质部的管道分子是植物生长发育是植物运输水分的主要通道,干旱发生以后会使植物木质部形成栓塞和空穴,进一步阻碍或者阻断水分子的运输,使植物失水死亡。木质部导管的栓塞和修复是植物在张力下处理水分运输的内在能力。虽然木质部栓塞的形成是一个非生物过程,但在压力梯度下重新填充需要生物活性来提供能量和水,以恢复木质部运输能力。导管“新的再充水”是人们认同的栓塞修复机制,但它是一个需要能量代谢和精细协调的生理学过程,涉及木质部溶质和水分的运输。水通道蛋白AQPs是一种在细胞膜上面的蛋白,它能控制着水分的进出,进而调节植物体内水分的平衡。非结构性碳水化合物具有能量代谢和渗透调节等功能,并且为防御化合物的合成或与参与营养获取或防御的共生体进行交换提供底物。近年来,随着对于木质部栓塞恢复的研究成为植物耐旱性研究的热点,关于水通道蛋白和碳代谢与栓塞修复关系的研究很多。据此,本文结合近年来的研究对木质部栓塞修复与水通道蛋白和非结构性碳之间的关系进行简单的阐述。 展开更多

关键词 栓塞修复 AQPS 碳代谢 栓塞

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6个树种1年生枝木质部的水力特征及与栓塞修复能力的关系 被引量：17

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作者 党维 姜在民 +2 位作者 李荣 张硕新 蔡靖 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期49-59,共11页

【目的】植物木质部栓塞修复能力已成为植物抗旱性研究的热点。本研究探讨6个耐旱树种木质部水力特征及与栓塞修复能力之间的关系,以及决定栓塞修复能力的主要影响因子,为筛选抗旱树种提供理论依据。【方法】以西北农林科技大学博览园... 【目的】植物木质部栓塞修复能力已成为植物抗旱性研究的热点。本研究探讨6个耐旱树种木质部水力特征及与栓塞修复能力之间的关系,以及决定栓塞修复能力的主要影响因子,为筛选抗旱树种提供理论依据。【方法】以西北农林科技大学博览园内生长良好的6个耐旱树种(刺槐、沙棘、榆树、元宝枫、旱柳、榛)的1年生枝为研究对象,采用Cochard Cavitron离心机诱导木质部栓塞,构建6个树种的木质部栓塞脆弱曲线,得到其栓塞脆弱性(P50)值,同时测定枝条的木质部水力直径(Dh)、黎明前木质部水势及自然状态下栓塞程度(NPLC),利用低压液流计及染色法测定已栓塞枝条不同时段(20,40,60,80,100 min)的栓塞修复程度(1-PLC),进而探究不同树种木质部栓塞修复能力与栓塞脆弱性、水力直径、黎明前水势和NPLC间的关系。【结果】1)6个树种栓塞脆弱性大小依次为刺槐>榆树>沙棘>旱柳>榛>元宝枫,其中元宝枫的抗栓塞能力最强;水力直径依次为刺槐>榆树>榛>沙棘>旱柳>元宝枫。2)用染色法测得的木质部栓塞修复程度与低压液流计测得的木质部栓塞修复程度相一致(回归方程是y=1.047x-7.567,R^2=0.863);低压液流计法测定的值完全可以反映在不同时间段栓塞枝条的修复状况。3)6个树种1年生枝木质部栓塞修复能力依次为刺槐>榆树>沙棘>旱柳>榛>元宝枫,植物重新供水后,木质部栓塞修复能力强的树种能迅速恢复栓塞导管的输水功能;栓塞修复能力与栓塞脆弱性大小顺序完全一致,呈显著的正相关(R^2=0.980),即木质部栓塞脆弱性大的树种,其栓塞修复能力也越强;回归分析表明,6个树种木质部水力直径、黎明前水势和NPLC与栓塞修复能力有很强的相关性(R^2分别为0.868,0.740,0.741)。【结论】植物木质部水力特征与栓塞修复能力密切相关,特别是木质部栓塞脆弱性(P50)和水力直径与栓塞修复能力有很强烈的正相关,是决定栓塞修复能力的主要影响因子。 展开更多

关键词 栓塞修复 木质部水力特性 栓塞脆弱性 水力直径

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干旱胁迫及复水后84K杨栓塞修复及其他水力学特性的研究 被引量：11

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作者 刘丽 张立 +3 位作者 蔡靖 赵涵 程永琴 姜在民 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期22-30,共9页

【目的】研究植物遭受不同程度干旱胁迫时,其水力学特性的变化及响应,以及复水后植物栓塞修复能力,为植物应对干旱环境的能力提供水力学依据。【方法】以84K杨扦插苗为研究对象,进行渐进的控水处理,根据植株形态特征的变化,分别控水至... 【目的】研究植物遭受不同程度干旱胁迫时,其水力学特性的变化及响应,以及复水后植物栓塞修复能力,为植物应对干旱环境的能力提供水力学依据。【方法】以84K杨扦插苗为研究对象,进行渐进的控水处理,根据植株形态特征的变化,分别控水至植株叶面积停止生长、整株萎蔫、50%的叶片死亡及全部叶片死亡4个阶段,而后各阶段植株均进行复水至新生叶片长出。分别在控水和复水处理完成后,测定各阶段植株的木质部水势、叶水势、栓塞脆弱性、枝条导水率及栓塞程度(PLC)等水力学特征,同时测定导管直径、导管连接度及导管抗垮塌能力等木质部解剖结构特征。【结果】随着干旱胁迫程度加剧,84K杨叶水势及木质部水势均降低,栓塞加剧,栓塞脆弱性减小,木质部导管直径较对照组显著减小,导管连接度及导管抗垮塌能力显著增大。当植株有50%的叶片死亡时,茎的PLC为44%,当叶片全部死亡时,茎的PLC达65%。复水10~24 d后,各干旱阶段植株木质部水势及叶水势均恢复至对照组水平,茎的导水率均有所增加,栓塞程度均降低,当茎的PLC恢复至28%~37%时,植株顶端重新展开了3片新叶。叶片全部死亡的植株复水至长出新叶时,茎的PLC显著减少,但植株直径并未增大,即复水阶段没有新生导管参与导水过程,表明茎导水率的恢复是由于发生了栓塞修复。【结论】干旱胁迫会对植物水力特性造成不利影响,但植物也会通过改变木质部结构特征来适应环境。植物在维持叶片存活与茎导水能力之间存在一定的权衡,干旱胁迫下会牺牲叶片来维持茎的导水率。但当干旱胁迫解除后,植物的水力学特性也能得到恢复,即使整株叶片死亡的植物,复水后仍能恢复生长,叶片死亡并不能作为判断植物死亡的指标。植物恢复生长与茎导水率恢复之间存在很强的相关性,栓塞能否修复是植物经历干旱后能否存活的主要因素。 展开更多

关键词 干旱胁迫 水力学特性 栓塞脆弱性 栓塞程度 栓塞修复

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基于数值模拟的栓塞修复过程中AE信号分析

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作者 郝燕华 张祥雪 +1 位作者 丁小康 刘姣 《东北林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期71-74,共4页

为探讨木质部栓塞修复过程监测到大量AE信号现象的原因,基于Rayleigh-Plesset方程建立描述栓塞修复过程中空化泡的运动方程,并用数值模拟方法得到空化泡运动方程的解,对AE信号进行动力学分析。结果表明:当木质部液水势升高时,空化泡会... 为探讨木质部栓塞修复过程监测到大量AE信号现象的原因,基于Rayleigh-Plesset方程建立描述栓塞修复过程中空化泡的运动方程,并用数值模拟方法得到空化泡运动方程的解,对AE信号进行动力学分析。结果表明:当木质部液水势升高时,空化泡会塌缩为半径较小的气泡。但经过一次塌缩并不会使栓塞修复。在压强升高的情况下,气泡会经多次塌缩直到形成稳定的微小气泡,栓塞才会完全修复。在气泡多次塌缩的过程中,气泡半径减小,但是并不是单调减小而是以减幅振动的方式减小,从而形成振源,成为AE信号的来源之一。 展开更多

关键词 数值模拟 木质部 栓塞修复 AE信号

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木本植物木质部栓塞修复机制的探讨 被引量：4

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作者 孙青 郭锐 +2 位作者 沈繁宜 高荣孚 沈应柏 《北京林业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期94-98,共5页

该文用几种木本植物茎做切片实验,探讨木本植物木质部栓塞的修复机制.研究发现:当脱水样品被复水后,在表面张力的作用下,其管状细胞中的空气立即回缩,形成长形或球形气泡;此后,在比较小的管状细胞中的气泡逐渐缩小直到消失;大的管状细... 该文用几种木本植物茎做切片实验,探讨木本植物木质部栓塞的修复机制.研究发现:当脱水样品被复水后,在表面张力的作用下,其管状细胞中的空气立即回缩,形成长形或球形气泡;此后,在比较小的管状细胞中的气泡逐渐缩小直到消失;大的管状细胞中的气泡最初会伸长,然后缩短,直到消失;胞外球形泡也会一个接一个地出现;除了来自细胞的切破处,这些胞外球形泡还来自木射线的横断面,其中小些的会缩小,大个的会长大.这些现象说明,样品中的气体并没有如以往所云,溶解到水中之后进入大气.作者认为,空气也许从短半径气泡移动到了长半径气泡中.有两种可能的机制可以解释这一现象,一是根据表面张力附加压强公式,气体会由半径小、压强大的小气泡移动到大气泡;二是根据物理学的统计理论,从小气泡溶解到水分中的空气能够扩散,进入临近的、压强较小的大气泡.两种机制导致样品中小管状细胞栓塞的修复.因此,作者认为,对活体植物,空穴化事件之后,空气难以从木质部移动到大气中,而是从小的管状细胞中运动到了大的管状细胞中或其他低气压区域,从而导致木质部栓塞的修复. 展开更多

关键词 木本植物 木质部 栓塞修复

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木本植物非结构性碳水化合物与栓塞修复关系研究进展

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作者 李雅欣 《植物学研究》 2022年第3期239-245,共7页

随着全球气候变暖,森林植被干旱致死现象频发。干旱引发的水分胁迫会造成植物体内的水分失衡和碳失衡,对植物各方面生长产生不良影响。非结构性碳水化合物(NSC)作为植物新陈代谢过程中的重要供能物质,除了缓解碳失衡现象,在修复木本植... 随着全球气候变暖,森林植被干旱致死现象频发。干旱引发的水分胁迫会造成植物体内的水分失衡和碳失衡,对植物各方面生长产生不良影响。非结构性碳水化合物(NSC)作为植物新陈代谢过程中的重要供能物质,除了缓解碳失衡现象,在修复木本植物体内因水分失衡产生的木质部栓塞时也有显著效果。本文拟通过NSC的概念、树木干旱致死机理、栓塞修复过程及国内外相关研究,试图探讨木本植物NSC与木质部栓塞修复关系研究进展,存在问题及发展趋势。 展开更多

关键词 非结构性碳水化合物 水分胁迫 栓塞修复 植物抗旱性

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木本植物木质部栓塞修复机制:研究进展与问题 被引量：23

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作者 金鹰 王传宽 周正虎 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第8期834-846,共13页

维持木本植物体内长距离的水分运输对于植物生存、生长和发育非常重要,但因水分在木质部张力状态下处于亚稳定状态而易发生空穴化和栓塞,导致水力导度降低、生产力下降、甚至植物死亡。面对水分胁迫诱导的空穴化,植物可通过形成抵抗空... 维持木本植物体内长距离的水分运输对于植物生存、生长和发育非常重要,但因水分在木质部张力状态下处于亚稳定状态而易发生空穴化和栓塞,导致水力导度降低、生产力下降、甚至植物死亡。面对水分胁迫诱导的空穴化,植物可通过形成抵抗空穴化的解剖结构降低栓塞发生频率,或(和)通过活跃的代谢修复栓塞,其中对木质部栓塞及其修复的发生频率、条件、机制等的认识仍有很大分歧。为此,该文首先综述了木质部栓塞修复过程及时间动态、木质部栓塞形成及修复的发生频率。然后,总结了木质部导管"新的再充水"栓塞修复过程中的4种主要假说:(1)渗透调节假说;(2)反渗透调节假说;(3)韧皮部驱动再充水假说;(4)韧皮部卸载假说。在此基础上,比较了针叶树种和木本被子植物木质部栓塞形成与修复的差异,并分析了木质部栓塞阻力与修复能力之间的权衡关系。最后,提出了木本植物木质部栓塞与修复研究的4个优先研究问题:(1)改进木质部栓塞测定技术;(2)验证"新的再充水"栓塞修复机制假说及引发木质部再充水的信号;(3)阐明木质部栓塞与修复特性的树种间差异及其可能的权衡关系;(4)加强碳代谢和水通道蛋白表达与木质部栓塞及其修复关系的生理生化研究。 展开更多

关键词 木质部栓塞 栓塞修复 栓塞频率 新的再充水 韧皮部卸载

原文传递

木本植物木质部栓塞的形成和修复的几点补充 被引量：1

8

作者 唐玉红 沈繁宜 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2009年第15期7283-7286,共4页

对木质部栓塞的变化规律、不同的因素对栓塞的影响、栓塞的修复现象以及栓塞的修复机理进行了论述,在对以前的相关综述的基础上进行相应的补充。

关键词 木质部 栓塞 栓塞修复

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扁桃耐旱砧木木质部解剖结构与栓塞特性的关系分析

9

作者 于秋红 许盼云 +2 位作者 郭春苗 迪利夏提·哈斯木 木巴热克·阿尤普 《新疆农业科学》 CSCD 北大核心 2024年第11期2693-2704,共12页

【目的】基于茎木质部解剖结构与栓塞特性关系分析扁桃耐旱砧木资源对干旱胁迫环境的适应机理。【方法】以大巴旦(Amygdalus communis var.fragilis)(C_(1))、苦巴旦(A.communis var.amara)(C_(2))、甜仁桃巴旦[A.communis var.persicoi... 【目的】基于茎木质部解剖结构与栓塞特性关系分析扁桃耐旱砧木资源对干旱胁迫环境的适应机理。【方法】以大巴旦(Amygdalus communis var.fragilis)(C_(1))、苦巴旦(A.communis var.amara)(C_(2))、甜仁桃巴旦[A.communis var.persicoides(West.)Rehd.](C_(3))和苦仁桃巴旦[A.communis var.persicoides(West.)Rehd.](C_(4))以及新疆毛桃(A.persica L.)(C_(5))等耐旱性程度不同5个扁桃砧木资源的当年生实生苗为材料,采用“外加压力”法,配套使用“XYLEM木质部导水率及栓塞测量系统”和“PMS空穴压力室”,测定在正常栽培条件下的茎自然栓塞程度以及栓塞脆弱性值(P_(50));测量和观察已栓塞枝条不同时段(30,80,130,180 min)的栓塞修复程度以及木质部解剖结构特征,探究耐旱性不同扁桃砧木资源的茎木质部解剖结构、栓塞抗性以及栓塞修复能力间的关系。【结果】(1)扁桃不同砧木资源中大巴旦、甜仁桃巴旦、苦巴旦和普通桃的栓塞脆弱曲线为“s”形,苦仁桃巴旦的栓塞脆弱曲线为“r”形;(2)茎木质部栓塞抗性(P_(50))平均值由大到小依次为大巴旦>甜仁桃巴旦>苦巴旦>苦仁桃巴旦>普通桃,其中大巴旦的抗栓塞能力最强;(3)茎木质部栓塞修复能力由大到小依次为普通桃>甜仁桃巴旦>苦仁桃巴旦>苦巴旦>大巴旦;(4)较耐旱砧木大巴旦、苦巴旦和甜仁桃巴旦的木质部导管及微孔直径小,木材密度、导管壁厚度及导管壁理论机械强度大,抗栓塞能力强,然而栓塞修复能力弱;‘普通桃’和苦仁桃巴旦的导管及微孔直径大,木材密度、导管壁厚度以及导管壁理论机械强度小,抗栓塞能力弱,但栓塞修复能力强。【结论】扁桃砧木资源木质部栓塞修复能力与栓塞抗性呈负相关,与木质部解剖结构中的导管及微孔直径呈正相关,与木材密度、导管壁厚度以及导管壁理论机械强度呈负相关。 展开更多

关键词 扁桃 砧木资源 栓塞抗性 栓塞修复 木质部解剖结构

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木本植物木质部栓塞测定技术的争议与进展 被引量：12

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作者 陈志成 姜丽娜 +1 位作者 冯锦霞 万贤崇 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期143-151,共9页

气候变化导致的全球尺度的森林衰败死亡增多,以植物水分关系为核心的树木死亡机制成为研究热点,而木本植物长距离水分运输中的木质部栓塞的研究是植物水分关系的核心。本文声学检测法、非破坏性成像技术和低压液流技术3类测定木质部栓... 气候变化导致的全球尺度的森林衰败死亡增多,以植物水分关系为核心的树木死亡机制成为研究热点,而木本植物长距离水分运输中的木质部栓塞的研究是植物水分关系的核心。本文声学检测法、非破坏性成像技术和低压液流技术3类测定木质部栓塞的技术方法进行综述。声学检测法的优点是对植物材料无破坏性且具有较高的时间分辨率,但测定结果的可靠性差,这种方法更倾向于定性检测木质部栓塞。核磁共振和微CT成像技术是近年来兴起的非破坏性成像技术,对植物材料无破坏性,可对导管无偏差的三维成像;尤其是微CT技术,其空间分辨率小于1~2μm,可更详尽地呈现出木质部的栓塞程度和分布模式以及栓塞形成和修复的动态。应用微CT方法是未来研究中的趋势,但此装置还不易获取,因此在当前的木质部栓塞研究中还难以广泛应用。低压液流方法是近30年来测定木质部栓塞应用最广泛的方法,本文对此方法的原理及操作步骤进行介绍。近年有学者提出在测定过程中可能会出现"张力-剪断假象",认为即使在水中剪断存在张力的枝条也会人为地增加所测样品的栓塞程度。这就质疑了之前树木栓塞日变化和栓塞修复的研究结果及用自然干燥法测定树木抗栓塞能力的研究结果。"张力-剪断假象"在植物水力研究领域引起激烈的讨论,之后有众多学者迅速设计针对性的试验开展研究,然而并没有重复出"张力-剪断假象",并且认为避免"张力-剪断假象"的张力释放过程发生了栓塞修复。"张力-剪断假象"虽然对低压液流方法测定木质部栓塞引起争议,但此事件使研究者认识到严格、细心地进行木质部栓塞测定操作的重要性。最后提出应用低压液流技术测定木质部栓塞操作中应该注意的10项建议。 展开更多

关键词 声学检测法 核磁共振成像 微CT 低压液流 张力-剪断假象 栓塞修复

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竹类植物根压的研究进展 被引量：1

11

作者 王小林 《植物学研究》 2023年第2期60-64,共5页

竹子作为高大的多年生单子叶植物,并无次生生长。当出现栓塞现象时,必须修复其栓塞的导管,否则会影响植株的生长,严重时甚至会导致植株死亡。现有的研究表明,竹类植物的根压能修复其栓塞的导管,使其恢复水分运输能力。本文对根压的定义... 竹子作为高大的多年生单子叶植物,并无次生生长。当出现栓塞现象时,必须修复其栓塞的导管,否则会影响植株的生长,严重时甚至会导致植株死亡。现有的研究表明,竹类植物的根压能修复其栓塞的导管,使其恢复水分运输能力。本文对根压的定义、竹类植物根压的测定方法、根压大小的影响因素进行了归纳总结,并对未来根压研究方向与重点提出了展望。 展开更多

关键词 根压 竹子 栓塞修复

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木本植物木质部的冻融栓塞应对研究进展 被引量：5

12

作者 李志民 王传宽 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期635-647,共13页

冻融栓塞在中高纬度地区木本植物中普遍存在。抗冻融栓塞能力对在寒冷环境中木本植物的生长和安全越冬十分关键,这直接决定植物分布范围。冻融栓塞是由于冰中气体溶解度低,木质部水分在低温下冷冻,使之前水中溶解的气体逸出到导管中,随... 冻融栓塞在中高纬度地区木本植物中普遍存在。抗冻融栓塞能力对在寒冷环境中木本植物的生长和安全越冬十分关键,这直接决定植物分布范围。冻融栓塞是由于冰中气体溶解度低,木质部水分在低温下冷冻,使之前水中溶解的气体逸出到导管中,随后木质部中的冰融化又使气泡扩张而引发的栓塞现象。木质部解剖结构的差异会影响植物的抗冻融栓塞能力,植物还可以通过调节木质部正压、代谢耗能等方式主动修复冻融栓塞,也可通过增加树液溶质含量等逃避冷冻,以减少低温损伤。然而,与干旱栓塞相比,目前对木质部冻融栓塞的形成以及植物响应和调节机制的理解不足。为此,该文首先综述了木质部冻融栓塞的形成机制和植物的逃避、忍耐、修复等3种冻融栓塞的应对策略,然后总结了木质部抗低温胁迫能力的生理表现、影响因子和评价指标,并在此基础上讨论了低温抗性、干旱抗性和水力效率之间的多元权衡关系,最后提出今后该领域中的5个优先研究问题:(1)不同植物冰冻的最低温度阈值;(2)是否存在应对低温胁迫的水力脆弱性分割机制;(3)冻融栓塞修复与代谢消耗的关系;(4)低温抗性、干旱抗性和水力效率之间的权衡关系;(5)抗冻融栓塞性状是否能够纳入经济性状谱系。 展开更多

关键词 冻融栓塞 栓塞修复 水力效率 权衡 水力特征

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干旱胁迫下毛白杨和元宝槭的水力学调控 被引量：1

13

作者 伍敏 田雨 +1 位作者 樊大勇 张祥雪 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1086-1097,共12页

毛白杨(Populus tomentosa)和元宝槭(Acer truncatum)是华北平原人工林的主要树种,研究两者水力结构和干旱-复水过程中茎非结构性碳水化合物(NSC)含量动态,可揭示其水力学调控策略,为全球气候变化背景下华北人工林水分平衡的科学管理提... 毛白杨(Populus tomentosa)和元宝槭(Acer truncatum)是华北平原人工林的主要树种,研究两者水力结构和干旱-复水过程中茎非结构性碳水化合物(NSC)含量动态,可揭示其水力学调控策略,为全球气候变化背景下华北人工林水分平衡的科学管理提供理论依据。该研究以相同生境下分布的毛白杨和元宝槭幼树为研究材料,测量两者的茎抗栓塞能力与水力安全阈、水力面积、叶膨压损失点等水力结构参数;开展干旱-复水实验,测定茎NSC含量动态以及干旱胁迫解除后复水阶段的木质部栓塞修复能力。结果表明:毛白杨导水率损失50%对应的水势(-1.289 MPa)高于元宝槭(-2.894 MPa),且膨压损失点时的渗透势低,水力安全阈小,木材密度小,气孔调节偏向于变水行为,表现为易栓塞的低水势忍耐脱水耐旱特性,水分调节对策趋于冒险;元宝槭则倾向于不易栓塞的高水势延迟脱水耐旱特性,水分调节对策趋于保守。在干旱-复水实验中,毛白杨可溶性糖、淀粉和茎NSC含量先减后增,元宝槭则先增后减;并且毛白杨表现出比元宝槭更高的栓塞修复能力,这与植物体内茎NSC含量变化差异具有一定联系。毛白杨较高的栓塞修复能力也为其易栓塞的低水势忍耐脱水耐旱特性及冒险的水分调节对策提供水力安全保障。两树种在水力学调控上表现出的较大差异可能与其生活史特性相关。 展开更多

关键词 水力学调控 水分调节对策 非结构性碳水化合物 栓塞修复 耐旱特性

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