基于不同形态氮素条件火柴头的生理整合研究

论文摘要

火柴头（Commelina benghalensis L.）为一年生草本植物,属鸭跖草科,是我国农田中的一种常见的植物。在非洲、美洲等部分地区,火柴头已经发展成为一种恶性杂草,在我国却并未见相关的报道。氮素作为植物生长所必需的元素,在火柴头的生长发育中起着非常重要的作用。在本研究中,采用火柴头地上大种子作为实验材料,用3种不同形态的氮素:硝态氮、硝铵态氮共存和铵态氮,各高、低2个浓度组来处理火柴头实生植株,7d后,测量其叶片的荧光参数、叶片中NO3-、NH4+含量以及NR、GS活性,并称量火柴头各构件的生物量。实验结果表明,火柴头在高浓度全硝态氮环境下其生长的最为旺盛,即火柴头是一种喜硝植物。在硝态氮浓度降低且有一定的铵态氮存在的条件下,火柴头仍然能够很好的生长,换句话说,火柴头在一定条件下对硝态氮的需求量较低。通过研究其氮素同化过程表明,在此时,火柴头是通过提高对硝态氮的利用效率来维持其生长和发育。从火柴头对氮素利用的特性,以及结合我国农田施肥的特点,我们推测出火柴头在我国之所以未称为一种恶性杂草的原因可能是由于过量施氮所致。火柴头依靠其匍匐茎进行营养繁殖,是一种典型的克隆植物。生理整合作用是克隆植物研究热点之一。为了研究火柴头对氮素生理整合作用的特性,本研究采用3种形态的氮素:硝态氮、硝铵态氮共存和铵态氮,各4种不同氮素供应方式处理火柴头实生植株:1)基株和分株都用完全营养液（Hoagland营养液）培养;2)基株用不完全营养液（缺少氮素的Hoagland营养液）培养,分株用完全营养液培养;3)基株用完全营养液培养,分株用不完全营养液培养;4)基株和分株都用不完全营养液培养。7d后,测量4种处理方式下火柴头实生植株的基株和分株叶片NO3-、NH4+含量和NR、GS活性,测定火柴头实生植株的基株和分株叶片荧光参数,并称量4种处理后各个构件的生物量。研究结果表明,当环境条件为基株氮素营养不正常而分株营养正常时,氮素在基株和分株间会发生转移,且转移方向即整合方向是从分株转移到基株,实验中以离子含量计算出的整合强度分别为76.88%、47.67%、42.63%。整合作用的存在对植株资源分配格局也产生了影响,但不同形态的氮素处理对植株资源分配格局的影响程度也不一样,实验结果表明:在全硝态氮或者全铵态氮环境下,基株和分株都处于氮素营养正常的培养方式时,植株的营养构件比重最小,花苞构件比重最大;而基株氮素营养正常、分株氮素营养不正常的培养方式下,分株氮素的缺乏导致了植株花苞构件比重的下降。在硝铵态氮共存的环境下,基株处于正常氮素营养而分株氮素营养不正常时,植株的营养构件比重却是最小,花苞构件比重最大。3种氮素环境下,当基株氮素营养不正常、分株氮素营养正常的培养方式下,花苞比重均高于基株和分株氮素营养都不正常方式下的,说明了分株的营养环境能够影响植株的资源分配格局。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 研究背景
• 1.1 植物的生长和氮素的关系
• 1.1.1 植物对氮素的吸收和同化过程
• 1.1.2 氮素形态对植物生长的影响
• 1.2 克隆植物与克隆生长
• 1.2.1 克隆植物的相关概念
• 1.2.2 克隆生长
• 1.3 克隆植物的生理整合
• 1.3.1 生理整合对克隆植物生长的影响
• 1.3.2 生理整合的研究方法
• 1.3.3 氮素生理整合的研究进展
• 1.4 研究目的以及拟解决的科学问题
• 2 材料与方法
• 2.1 不同形态氮素条件对火柴头生长的影响
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 材料培养与处理
• 2.1.3 数据的测量
• 2.1.4 数据统计与分析
• 2.2 基于不同氮素形态火柴头氮素生理整合的研究
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 材料培养与处理
• 2.2.3 数据的测量
• 2.2.4 数据统计与分析
• 3 结果与分析
• 3.1 不同氮素形态条件下对火柴头生长的影响
• 3.1.1 火柴头实生植株的总生物量
• 3.1.2 火柴头实生植株各构件的生物量
• 3.1.3 火柴头实生植株叶片的荧光参数
• 3.1.4 火柴头实生植株叶片中 NR 活性
• 3^-含量'>3.1.5 火柴头实生植株叶片中 NO₃^-含量
• 3.1.6 火柴头实生植株叶片中 GS 活性
• 4⁺含量'>3.1.7 火柴头实生植株叶片中 NH₄⁺含量
• 3.2 基于不同形态氮素条件下火柴头氮素生理整合的研究
• 3.2.1 硝态氮为氮源时火柴头氮素的生理整合
• 3.2.2 硝态氮和铵态氮共存条件下火柴头氮素的生理整合
• 3.2.3 铵态氮为氮源时火柴头氮素的生理整合
• 4 讨论与结论
• 4.1 不同氮素形态对火柴头生长的影响
• 4.2 火柴头基于不同氮素形态下对氮素的生理整合
• 4.2.1 整合方向和整合强度
• 4.2.2 整合作用对资源分配格局的影响
• 参考文献
• 致谢