干旱条件下青杨雌雄及其交互嫁接材料的根系生理及木质部离子流研究

Sex-specific responses of dioecious plant species to unfavorable enviroment have been an interesting and important topic for stress physiology. Most previous studies on sexual differences in dioecious plants have focused on growth, survival, spatial distribution and resource allocation, as well as on the sex-related physiological and ecological responses, but the sex-related root physiological and xylem ion fluxes responses have not been reported. In this study, Populus cathayana,which is the typical dioecious tree species, is selected for our study. Specifically, we will study root physiological and xylem ion fluxes response to drought stress in males and females of Populus cathayana and their reciprocal grafting combinations by root observation system and non-invasive micro-test technique.This study will provide new clue and theory basis for sexual differences studies in dioecious plants.

雌雄异株植物对逆境的差异响应是逆境生理学研究的重要内容之一。先前关于雌雄异株植物性差异的研究，主要集中在雌雄异株植物在特定环境下的生长、存活、空间分布、资源分配以及性相关的生理生态学响应，然而雌雄异株植物根系及木质部离子流动对逆境的响应还未见报道。本项目选取雌雄异株代表性木本植物青杨作为试验材料，通过雌雄交互嫁接构建四种嫁接组合材料，利用根系观测系统和非损伤微测技术，研究青杨雌雄根系及其木质部离子流对干旱的响应差异。为雌雄异株植物的逆境差异响应研究提供新的思路与理论依据。

本项目选取雌雄异株代表性木本植物青杨作为试验材料，通过雌雄交互嫁接构建四种嫁接组合材料，利用根系观测系统和非损伤微测技术，研究青杨雌雄根系及其根部离子流对干旱的响应差异。研究发现与较好水分条件相比，干旱胁迫显著降低了青杨雌雄植株及四种嫁接组合的根长、根表面积和体积。此外，根导管平均直径和数目、根系活力、根相对含水量、根总吸收面积及根活跃吸收面积也显著减少。根系可溶性糖含量、根系脯氨酸含量、根MDA含量及根SOD活性显著增加。在较好水分条件下，雌雄植株及交互嫁接组合之间在根长、根表面积和体积、根导管平均直径和数目、根系活力、根活跃吸收面积、根系可溶性糖含量、根系脯氨酸含量等方面均无显著差异。但在干旱胁迫下，雄株在根系发育、水分运输效率、渗透调节方面均显著高于雌株，表现出比雌株更高的根长、根表面积和体积、根导管平均直径和数目、根系活力、根活跃吸收面积、根总吸收面积、根系可溶性糖含量、根系脯氨酸含量等，以及较低的MDA含量。四种嫁接组合间也呈现出明显的根系发育，水分运输效率差异。其中雌/雄组合的根长、根表面积和体积、根导管平均直径和数目、根系活力、根活跃吸收面积、根相对含水量等显著高于其他嫁接组合。与雌根组合相比，雄根组合表现出更高的干旱胁迫适应能力。而雌根组合的根系生长发育和生理生化过程更易遭受干旱胁迫的影响。干旱条件下青杨雌雄及其嫁接组合的根部H+外流显著上升，但H+的根尖外累积程度在不同材料间存在显著差异。干旱胁迫下雌/雄组合H+外流增加最快，明显高于其他材料，而青杨雌株和雌/雌组合的H+外流增加最为缓慢。综合上述结果，本研究为探讨干旱胁迫下青杨雌雄及其交互嫁接组合的根系响应差异提供了重要的数据和线索。