胡杨异形叶发生发育的时空规律及生理机制研究

以同一生态条件下不同发育阶段（不同树龄）的胡杨个体为研究对象，采用统计学的方法，研究胡杨个体上不同类型异形叶发生分布的时空间规律及其与树龄的关系。利用石蜡切片技术和扫描电镜技术，观察分析叶芽分化过程中的形态变化和解剖学特征。运用同工酶分析技术、酶联免疫吸附法和生理生化实验手段，探讨各类型异形叶发育的不同阶段8种同工酶谱、4种内源激素、可溶性蛋白及碳氮营养含量的动态变化与叶芽形态分化和叶器官形成的相关性。从异形叶形态分化的形态结构变化，以及同工酶、内源激素和碳氮营养等生理指标变化两个角度，深层次揭示异形叶个体发育过程形态分化和生长发育在树体上表现出时空差异的生理学基础。研究结果为了解胡杨异形叶发生发育的生理生化基础积累有价值的科学资料，为进一步揭示各类异形叶发育过程基因表达的变化和特点，克隆与异形叶发育过程紧密相关的基因，最终实现从分子水平上揭示异形叶发生发育机理奠定理论基础。

以同一立地条件下不同发育阶段胡杨个体为研究对象，研究胡杨异形叶发生、空间分布、叶形变化与个体发育阶段的关系，以及叶形变化的结构、生理和矿质养分特征。研究结果如下：（1）随胸径和树高的增加，条形叶、披针形叶、卵形叶和阔卵形叶有规律地出现在胡杨个体的不同发育阶段及树冠的不同空间，并发生动态的消长变化。（2）叶形指数与胸径呈显著负相关，叶面积、一级侧脉长度、一级侧脉数、主脉与一级侧脉的夹角和叶柄长度分别与胸径呈极显著或显著正相关。叶形指数和一级侧脉数目是造成胡杨4个发育阶段个体间叶性状差异的主要因素；叶形变化主要取决于叶片宽度变化。（3）不同发育阶段个体均表现树龄较大的个体出枝芽萌动期、起始展叶期、展叶终期较树龄及枝芽萌动期到展叶终期的时间进程较小的个体早；出叶周期与枝条长度、枝条叶片数量和叶形指数极显著正相关，与叶面积和叶片干重显著负相关。（4）22个叶片解剖结构性状指标中的19个指标与胸径极显著或显著正相关，部分指标与叶形指数、叶片宽度、叶面积、叶片厚度间也极显著/显著正负相关。上/下表皮细胞数目和近/远轴面栅栏组织细胞数目是造成不同发育阶段以及树冠不同层次叶片解剖结构性状差异的主要因素，也是决定叶片宽度的主要因素。隶属函数分析表明，叶形随着个体发育阶段的变化使得个体的抗旱能力逐渐增强。（5）不同发育阶段胡杨个体间POD同工酶酶谱在质和量上表现出不同程度的差异，POD酶活性与叶形指数极显著正相关；叶片淀粉含量与胸径显著负相关，淀粉和可溶性蛋白含量与叶形指数显著正相关；叶片IAA含量与胸径极显著负相关，与树高显著负相关，但与叶形指数、叶片宽度和长度之间不存在显著相关性，表明POD酶活性、叶片淀粉含量变化与个体发育阶段和叶形变化有一定关系；（6）胡杨个体叶片全K、N、全P和有机C含量分别与树高、胸径和叶形指数间呈极显著正负相关，它们的含量随着叶片叶形指数和叶面积变化而有规律的变化。本项目首次提出胡杨异形叶发生和叶形变化取决于个体发育阶段，叶形态和结构规律变化的同时胡杨个体表现出抗旱能力逐渐加强；首次提出胡杨叶形变化主要取决于叶片宽度的变化，而叶片宽度的变化则取决于叶片横切面上/下表皮组织细胞和近/远轴面栅栏组织细胞数目的变化，研究结果为进一步研究胡杨叶形变化及对适应环境变化的分子调控机理奠定了基础。