胡杨根蘖繁殖内在物质变化特征及其调节机制研究

Populus euphratica Oliv., is the keystone species in the riparian forest ecosystem of the inland river basins of arid areas, has an important function of fixing sand and maintaining the overall ecosystem of its habitat. P. euphratica has a strong potential for clonal reproduction and can produce a large number of root suckers, which result in the expansion of P.euphratica populations in some areas. The aim of this study was to systematically analysis characteristic of P. euphratica root sucker from the physiological levels, and explore the intrinsic adjustment mechanism of asexual reproduction. We look forward to provide some scientific theories for the ecological restoration of inland river basin. Study the characteristic endogenous hormone and carbohydrate content using GC and Anthrone colorimetry methods to explore physiology characteristic during sucker root process. Study the seasonal fluctuation of hormones and carbohydrate content of all organs in different age P. euphratica clones and water sources with stable isotope techniques to identify the characteristic of water, hormones and carbohydrate transmission and utilize. From those to explore the the relationship between hormones and carbohydrates and prouting ability of P. euphratica. The effects of endogenous hormones on the root sucker of P.euphratica were studied under control condition to illuminate the role of endogenous hormones of in P. euphratica root sucker. This research could provide a scientific reference for the ecological restoration of desert riparian forest vegetation, enriches ecological hydrology research content in arid area.

胡杨是干旱荒漠河岸林的优势建群种，在维护我国西北干旱区安全具有重要作用。胡杨具有克隆繁殖能力，在种群的繁衍和扩张起着重要作用，但其根蘖繁殖的生物学调节机理目前仍然不清。本项目以胡杨根蘖繁殖为核心，研究根蘖繁殖胡杨根系生理变化特征,探明根蘖芽萌发过程根系内在物质变化规律；通过分析胡杨组织器官IAA、CTK及可溶性糖、淀粉等内在物质季节变化规律，结合稳定同位素技术和控制实验，定量辨识根蘖繁殖胡杨各组织水分、内源物质的传输和利用特点，明确胡杨组织内在物质变化与根系不定芽生长的关系；利用人工培育试验，量化激素水平和比例，研究激素变化对根系不定芽萌发的影响，阐明胡杨根蘖繁殖的生理调节机制，为荒漠河岸林植被的生态恢复提供科学依据，丰富干旱区生态水文学研究内容。

胡杨作为荒漠河岸林植物群落的优势建群种，无性繁殖胡杨具有较强的生长可塑性、生理整合性及克隆内分工性，使其能更有效地寻找和利用异质性的生境资源，因此研究胡杨根蘖萌发过程及驱动根蘖发生的因素，探明胡杨根蘖萌发的生理调节机制对胡杨林繁殖更新和恢复具有重要意义。对胡杨根蘖发生的生理特性进行深入研究探讨，以碳水化合物、内源激素在胡杨根系不定芽发生过程中的变化为切入点，通过定量辨识胡杨根蘖繁殖对水分、内源物质的利用特征，探讨胡杨根蘖繁殖的生理调节机制。本研究得到如下结论：.（1）胡杨根蘖萌发过程中，根系膨大有芽部位和膨大无芽部位的CTK含量显著增大，而根蘖芽萌生部位IAA、GA3含量显著下降，且IAA / CTK和（IAA + GA3）/CTK均表现为膨大有芽部位和无芽部位显著低于水平根。（2）胡杨根蘖苗的水分主要来源于母株浅层根系远端根吸收的土壤水，对土壤水的利用取决于浅层根系对水分的吸收，对浅层土壤水的利用受到浅层土壤含水量的明显影响。（3）在具备根蘖萌发能力的老龄胡杨，其根系内IAA和GA3含量越少，CTK含量越高，越有利于促进根蘖的发生，而地上枝叶中内源激素含量对根蘖的发生无显著影响；IAA/CTK和(IAA+GA3)/CTK值越小，越有利于根蘖芽的萌发。幼龄胡杨根系中IAA、CTK含量低，但 GA3含量明显高，IAA/CTK和(IAA+GA3)/CTK比值相对萌生根蘖苗老龄胡杨低，这是胡杨林中少有幼龄胡杨萌生根蘖芽的原因。（4）胡杨组织器官中淀粉含量以根系中最大，其次为枝，叶片含量最少；可溶性糖含量则为叶片最高，根的含量最少。在不同生长季节，幼龄和成熟胡杨新枝、老枝及根系中的可溶性糖含量在芽萌动前变化趋势相似，且幼龄稍低于成熟胡杨；胡杨根系中淀粉含量幼龄显著低于成熟的。在整个生长季节，非根蘖胡杨枝叶中的淀粉、可溶性糖含量稍高于根蘖的，根蘖和非根蘖胡杨细根中的淀粉含量大于粗根，在枝叶伸展期至叶黄期根蘖细根中的淀粉含量显著高于非根蘖的。淀粉的积累和可溶性糖的变化对根蘖芽的萌发和根蘖苗的生长密切相关。