毛白杨雌雄植株对干旱和盐碱胁迫的响应差异研究

当前，干旱和盐碱化的加剧严重限制和影响林木的生长、发育和分布。许多被子植物对干旱和盐碱胁迫的响应逐步得以报道，但占被子植物6%左右的雌雄异株植物对干旱和盐碱胁迫的性别响应差异还少有揭示，其性别间的抗性差异将直接决定其种群繁衍、群落结构乃至整个森林生态系统组成。毛白杨分布广泛且是我国北方主要造林树种，具有存活率高，生长快、抗逆性强等优点。同时，也是园林绿化中常见的雌雄异株植物，是林木研究理想的模式物种。本项目采用温室中控制水分和盐碱浓度的方法研究毛白杨雌雄植株在植物内源激素、水分利用效率、氮素利用效率等生理指标，活性氧自由基产生及代谢、抗氧化酶系统及同工酶变化等生化指标和细胞核、叶绿体、线粒体及细胞膜等亚细胞水平等方面的性别差异，从而揭示不同性别毛白杨在干旱和盐碱胁迫条件下的敏感性与策略性差异，进而为林业生产、森林经营与管理、环境改良以及其他雌雄异株木本植物的适应性研究提供理论依据。

毛白杨作为雌雄异株的、中国本土树种，分布广泛是我国北方主要造林树种。但当前，由于土地开发和利用方式的改变，干旱和盐碱化等加剧, 严重限制和影响林木的生长、发育和分布。故本项目以毛白杨作为模式植物，采用温室中控制水分和盐碱浓度及施加内生菌根真菌的方法研究毛白杨雌雄植株在形态及生理生化适应的性别差异，研究结果如下：. （1）丛枝菌根真菌和盐胁迫条件下毛白杨雌雄植株的响应 接种AM真菌缓解了低盐浓度胁迫对毛白杨雌雄植株的生长，气体交换，光合色素含量及根、茎、叶中的N和P元素含量的抑制作用，但这种缓解作用在高盐浓度下没有发现。在低盐浓度条件下，接种AM真菌的毛白杨雌雄植株具有较强的超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性，有较低的丙二醛及Na+和Cl- (根、茎、叶中)水平。因此，AM 真菌接种处理通过抑制盐胁迫诱导的氧化胁迫保护植株，进而促进营养物质吸收和抑制Na+从根系向茎传输。另外，AM 真菌接种处理导致的显著地雌雄差异发生在超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性及N和P元素含量这些指标上，而其对生长指标的影响有很小的雌雄差异。. (2)干旱和碱胁迫对毛白杨雌雄植株功能特性及可塑性的影响：在干旱和碱胁迫条件下，在植株水平上，雄株的可塑性指数在总叶面积，总生物量，根冠比，细根/粗根比，植株全氮含量，N利用效率和N吸收效率显著低于雌株；在叶片水平上，雄株的可塑性指数在C、N含量，N同位素组成，光合能力及瞬时水分利用效率方面显著低于雌株。 雄株在上述生长，生物量分配和生理指标上遵守保守策略，但是其比根长、比叶重、比叶面积和δ13C (长期水分利用效率)却显著高于雌株，使其能够在胁迫条件下最大程度的获得水分。因此，植物在适应逆境胁迫时对各特征具有“排序” 能力，即可塑指数高的特征在决定植物适应性方面具有更强的功能效应。因此，选择功能特征比单纯考虑可塑性高低与否来区分雌雄植株性别适应能力更具优势。 . 研究结果揭示了不同性别毛白杨在干旱和盐碱及内生菌根接种条件下的敏感性与策略性差异，为林业生产、森林经营与管理、环境改良以及其他雌雄异株木本植物的适应性研究提供理论依据。