喀斯特植物叶片草酸钙晶体特征与耐旱关系初步研究

论文摘要

草酸钙晶体是常见的植物生物矿物,具有钙调控、光照调节、干扰取食对象取食、植物防御、增强抗逆性等生物学功能。前期研究表明抗坏血酸可能是草酸生成的重要前体,同时,不同干旱条件下植物草酸钙晶体积累存在差异。然而,抗坏血酸和草酸钙之间的关系,以及草酸钙晶体积累是否有助于植物耐旱仍不清楚。本研究首先选取生长于贵州喀斯特山地的36种植物,观察叶片草酸钙晶体的形态和分布,测定其叶片抗坏血酸和草酸钙的含量,然后分析草酸钙和抗坏血酸的相关性;最后选择堇菜进行室内控制实验,进一步探究草酸钙晶体与耐旱性的关系,以期揭示草酸钙晶体在植物耐旱中的作用。为喀斯特地区植物的干旱适应提供一定的理论基础。主要获得以下结果:(1)喀斯特植物叶片草酸钙含量与抗坏血酸之间的关系采用光学显微观察法、HPLC高效液相色谱和分光光度法,分析喀斯特植物叶片中草酸钙晶体存在的主要形态和分布特征,探究植物叶片中草酸钙与抗坏血酸的相关性。结果表明:在36种植物中,草酸钙晶体主要以簇晶和棱晶的形式存在,且主要分布在叶肉细胞和叶脉组织之中。在27种植物中,叶片抗坏血酸(ASA)和脱氢抗坏血酸(DHA)与草酸钙具有正相关关系,相关系数分别为r=0.6355和r=0.3543,其中,草本、灌木和乔木叶片中的ASA与草酸钙之间的相关系数分别为r=0.5870、r=0.5558和r=0.5087);而DHA与草酸钙之间的相关系数分别为r=0.6108、r=0.2852和r=0.0262。这些结果显示在草酸钙积累型植物的叶片中,抗坏血酸能维持在较高水平,推测它既有助于草酸的合成。(2)喀斯特植物叶片草酸钙晶体与耐旱的关系采用烘干法、光学显微观察法等方法,分析堇菜干旱过程中叶片水分参数、光合特性和草酸钙晶体特征的变化,探究草酸钙晶体与抗旱的关系。结果表明:在土壤自然干旱条件下,堇菜主要通过细胞内束缚水的游离,即将细胞的束缚水转变为自由水,从而维持细胞内水分平衡;在干旱后期,叶片气孔关闭,防止水分流失,同时,细胞内部分自由水可能与草酸钙晶体结合形成束缚水。此外,草酸钙晶体的密度和束缚水含量具有极其显著的正相关线性回归关系(r=0.8253,P<0.0001),结果表明草酸钙晶体可能是细胞内的重要的束缚水的介质,它在细胞内水分的维持方面具有重要的作用。综上所述,在草酸钙积累型的植物叶片中,抗坏血酸能维持在较高水平,推测它既有助于草酸的合成,也可能赋予抗氧化胁迫能力。堇菜在自然干旱过程中,堇菜叶片细胞内的草酸钙晶体降解改变了细胞内的水分状态,从而维持细胞内的水分稳态,也有利于植物耐受干旱胁迫。

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摘要

Abstract

缩略词表

第一章绪论

1.1 喀斯特环境概述

1.2 植物干旱适应的研究进展

1.3 植物中草酸钙晶体的合成

1.3.1 草酸的生物合成和转运

1.3.2 钙的吸收和转运

1.3.3 草酸钙晶体的生物合成

1.4 草酸钙晶体在植物体内的形态、分布和功能

1.4.1 草酸钙晶体的形态和分布特征

1.4.2 草酸钙晶体的生物学功能

1.5 植物草酸钙晶体与抗旱的研究进展

1.6 课题研究内容及意义

1.6.1 研究内容

1.6.2 技术路线

1.6.3 研究意义

第二章喀斯特植物叶片草酸钙含量与抗坏血酸的相关性分析

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 研究地点简介

2.2.2 植物叶片的收集

2.2.3 草酸钙形态与分布观察

2.2.4 抗坏血酸和脱氢抗坏血酸含量测定

2.2.5 草酸钙含量测定

2.2.6 统计分析

2.3 结果与分析

2.3.1 草酸钙晶体形态与分布

2.3.2 植物叶片抗坏血酸、脱氢抗坏血酸和草酸钙含量

2.3.3 植物叶片草酸钙与抗坏血酸和脱氢抗坏血酸含量之间的相关性

2.4 讨论

2.4.1 喀斯特地区植物叶片草酸钙晶体的形态和分布

2.4.2 喀斯特地区适生植物抗坏血酸和草酸钙的相关性分析

2.5 本章小结

第三章植物叶片草酸钙晶体与耐旱关系研究

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 植物培养

3.2.2 干旱处理

3.2.3 土壤相对湿度测定

3.2.4 叶片含水量、相对含水量、水势和水分饱和亏缺测定

3.2.5 叶片自由水和束缚水含量测定

3.2.6 叶片净光合速率、水分利用效率、蒸腾速率、气孔导度和水分利用效率测定

3.2.7 叶片草酸钙晶体的鉴定和显微观察

3.2.8 叶片草酸钙含量测定

3.2.9 统计分析

3.3 结果与分析

3.3.1 土壤相对湿度变化

3.3.2 叶片含水量、相对含水量、水分饱和亏缺和叶水势变化

3.3.3 叶片自由水和束缚水变化趋势和相关性分析

2 浓度、蒸腾速率和气孔导度变化'> 3.3.4 叶片净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率和气孔导度变化

3.3.5 叶片草酸含量和草酸钙晶体变化特征分析

3.3.6 草酸钙晶体特征与束缚水的相关性分析

3.4 讨论

3.4.1 叶片自由水、束缚水与抗旱的关系

3.4.2 草酸钙晶体可能是一种担当耐旱的结合水物质

3.5 本章小结

第四章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苏志孟

导师: 乙引,张习敏

关键词: 草酸钙,抗坏血酸,堇菜,耐旱,束缚水

来源: 贵州师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 贵州师范大学

分类号: Q945.78

总页数: 54

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