干旱胁迫和不饱和水汽加湿条件下荒漠植物甘蒙柽柳的生理生态响应变化

Abstract: The Tamarix austromongolica Nakai, an important shrub, is widely distributed on widespread desert and saline soil in arid and semi-arid area. It grows in the high temperatures, strong sunlight, extreme drought conditions, indicating that it has a strong stress resistance and physiological protection mechanisms or other special water use strategies. This project intends to test the above thesis through two kinds of controlled experiments. 1) Drought stress control experiments. We will analyse physiological adaptive changes and drought-resistant mechanism of Tamarix austromongolica Nakai under drought stress from the angle of morphology, photosynthesis, water physiology and molecular biology. 2) Unsaturated vapor humidification control experiments. We will verify if the leaves absorb unsaturated water vapor using the isotope tracer, analysis its occurrence conditions and physiological function, estimate the amount of water vapor absorption of the plant leaves using isotope multi-source linear model. The project intends to provide theoretical support for drought-resistant mechanism, ecological and physiological adaptation mechanisms and water use strategies of desert plants under water stress.

摘要：甘蒙柽柳是干旱区、半干旱区大面积荒漠和盐渍土上广泛分布的一类重要灌木植被，生长在高温、强光照、极端干旱的条件下，说明它具有很强的抗逆生理保护机制或者其它特殊的水分利用方式。本项目拟通过2种控制实验来检验上述论断: 1）干旱胁迫控制实验，从形态生理、光合生理、水分生理以及分子生理角度上分析干旱胁迫下甘蒙柽柳的生理适应性和抗旱机制。2）不饱和水汽加湿控制实验，利用同位素示踪验证甘蒙柽柳是否可以通过叶片吸收不饱和水汽，分析水汽吸收的发生条件和生理作用，并使用同位素多源线性模型来估算植物叶片水汽吸收量。本项目拟为荒漠植物在水分胁迫下的抗旱机制、生理生态适应机制以及水分利用策略研究提供理论支持。

本研究以典型荒漠植物柽柳为研究对象，一方面采用干旱胁迫控制实验，对比分析不同程度干旱胁迫下柽柳叶形态解剖特征、光合生理、水分生理、代谢生理的变化，揭示出干旱胁迫下柽柳的生理适应性变化和抗旱机制。另一方面进行加湿控制实验，采用稳定δ18O同位素示踪技术，验证了柽柳具有特殊的叶片吸收水汽的现象，并初步探索出柽柳水汽利用的边界条件是相对湿度大于80%，水汽从叶片逆向传导到茎的时间尺度是2～4h，还采用同位素多源线性方法对不同月份叶片吸收的水汽量进行了估算，并分析了水汽吸收的生理作用。本研究分析得出干旱胁迫下的柽柳具有抗逆生理保护机制，还具有通过叶片吸收不饱和水汽的特殊水分利用方式，研究结果有助于我们理解荒漠植物在干旱胁迫下的生理生态适应机制和水分利用策略，还可为荒漠植物的水分利用方式给予新的定义，并可以丰富和充实具有吸收不饱和水汽能力的荒漠植物库。