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水分是限制荒漠植物生长的主要因子,荒漠植物对极端干旱有独特的适应方式,有些植物能通过休眠来减轻胁迫而适应干旱环境。生理学上认为植物夏季休眠是某些植物的一种生存机制,当遭受长期的干旱和高温胁迫时,这些植物进入休眠状态。国内对于植物夏季休眠特征的研究主要集中在果树上,国外的研究主要是针对一些多年生草本,很少有研究涉及荒漠植物的干旱休眠机理。因此,探讨荒漠植物干旱休眠的调控机制,明确导致荒漠植物休眠的主要环境因子具有重要意义。
本文以吉兰泰-阿拉善左旗-沙坡头沿线9种优势种梭梭、沙冬青、骆驼蓬、白刺、霸王、柠条、红砂、珍珠、油蒿为研究对象,对不同季节(3月至10月)植物的生长状况进行了观察,并同步测定了植物体内脱落酸、海藻糖、脯氨酸和甜菜碱的变化特征,分析了环境因子对植物生长的影响及其植物自身的调节特性。结合室内控制实验,对霸王、柠条、沙冬青三种植物分别进行了干旱和复水实验(干旱胁迫15d,强制植物进入休眠状态,然后复水)、喷施外源脱落酸和海藻糖实验(设置三个浓度,0,50mM,100mM),观察植物的生长状况并测定植物脱落酸、海藻糖、脯氨酸、甜菜碱含量变化特征,进一步明确了干旱对荒漠植物休眠的作用及其调节机制。主要结果如下:
1)脱落酸是控制植物体的休眠因素。外源脱落酸对沙冬青幼苗处理,高浓度脱落酸在第5d时,可以促使沙冬青和霸王进入休眠状态。然而通过对有休眠现象的梭梭、霸王体内脱落酸含量的测定,发现野外两种植物的干旱休眠与脱落酸含量的变化规律并不吻合。
2)植物体在受到环境胁迫时,海藻糖含量增加。海藻糖作为可溶性糖类,一方面可以作为保护物质存在于植物体内；另一方面,海藻糖可作为营养物质在植物体内累积。高浓度外源海藻糖处理沙冬青、霸王和柠条幼苗5d后,植物体进入休眠状态。中浓度外源海藻糖处理沙冬青、霸王和柠条幼苗15d后,柠条叶片脱落,进入休眠状态。此时,可能是植物叶片脱水,造成叶片萎蔫,从而进入休眠状态。
3)对沙冬青、柠条、霸王进行干旱胁迫15d后,三种植物均进入休眠状态,干旱可迫使植物进入休眠状态,因此,水分是控制植物休眠的因子之一。
4)外源脱落酸、干旱胁迫可诱导植物体内脯氨酸、甜菜碱合成。甜菜碱和脯氨酸都是渗透调节物质,脯氨酸是植物体内所有氨基酸渗透调节最有效的,对环境改变敏感；而不同休眠植物体内脯氨酸和甜菜碱含量变化规律不同,因此,没有确切的证据来证明这是否与休眠有关。