沉水植物对多种环境因子胁迫的生理响应研究

The degradation of submersed macrophytes in eutrophic lakes is widely recognized. At present, the action mechanism of submersed macrophyte effected by one or two environmental factors is relatively clear. However, the effects of various kinds environmental factors are of spatiotemporal dynamic and coactions in eutrophic lakes. In this study, the responses of membrane permeability, cation metabolism, carbon and nitrogen metabolism and antioxidative action of submersed macrophytes to three environmental factors(high ammonia, low light and hypoxia) will be determined by laboratory experiment and metabolic products analysis. Physiological mechanism of submersed macrophyte effected by environmental factors is analysed and the correlation and regression relationship will be set up. It’s in favor of uncovering the driving mechanism of the population decline and stress feedback of the important submersed plant in eutrophic lakes in physiological ecology, providing scientific basis for the restoration and reconstruction of submersed macrophytes in degenerate lake ecosystem.

富营养化湖泊中沉水植物的衰退已备受关注。目前，单一或两因素的环境因子对沉水植物的作用机制的认识比较清楚，然而富营养化湖泊中的多种环境因子具有时空的交互性和动态性。本项目以沉水植物对三种主要环境因子（高氨氮、低光和低氧）协同作用或者动态变化下的膜渗漏、阳离子代谢、碳氮代谢、抗氧化生理的响应为核心，采用室内控制与代谢产物分析相结合的方法，分析沉水植物在多种环境因子下的生理响应机制，建立各生理指标间的相关或回归关系，从生理生态学角度揭示富营养水体中重要沉水植物功能群衰退的驱动机制以及胁迫反馈机制，为受损湖泊沉水植被修复与重建提供科学依据。

本研究以长江中下游浅水湖泊一种优势沉水植物物种——竹叶眼子菜为对象，研究其对三种主要环境因子（高氨氮、低光和低氧）协同作用或者动态变化下的膜渗漏、阳离子代谢、碳氮代谢、抗氧化生理的响应，主要测定其体内膜渗漏、阳离子（钠、钾、镁和钙）、碳氮化合物（淀粉、可溶性总糖、游离氨基酸和氨氮）随三种环境因子的变化。. 研究结果：1）外源铵氮对沉水植物马来眼子菜的膜渗漏和碳氮化合物代谢平衡影响的研究结果表明：本实验中除Na离子之外其他三种阳离子的渗漏较少，说明马来眼子菜的细胞膜在24小时的处理时间内被破坏程度不大。马来眼子菜能通过把NH4+-N排出体外和合成FAA等方式来避免高铵毒性，但这一过程要消耗大量的碳水化合物，导致SC和Starch的下降，导致马来眼子菜体内C-N不平衡。2）急性实验：植物体内的Pro、SC、Starch含量随铵氮浓度升高而降低，NH4+-N随铵氮浓度升高而降低，指标对低光和低氧的反应不明显；水样中的K+含量在低氧环境中显著降低。3）慢性实验：SC、Starch、NH4+-N、FAA和chl含量在低氧环境中显著降低；水样中的Na+和Mg2+含量在低氧环境中降低。4）光强动态实验：水样中的K+含量在低氧环境中降低，其他指标反映不明显。5）溶氧动态实验：植物体内SC、Starch、NH4+-N和FAA含量在随低氧环境中显著降低，水样中的K+含量在低氧环境中降低。.