逆境对木兰科树种生理生态影响的研究进展-生态环境学报.docVIP

逆境对木兰科树种伤害机理研究进展 姜卫兵，郝胜大，翁忙玲，王虹 南京农业大学园艺学院, 江苏 南京 210095 逆境对木兰科树种伤害机理的研究已受到广泛重视，但关于木兰科树种抗逆性机制的研究和综合评价缺乏系统性。文论述了近年来逆境对木兰科树种伤害机理的研究进展，特别是对其光合生理的影响，主要包括植物生物量、净光合速率(Pn)、细胞间隙CO2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、叶绿素含量(Chl)、蒸腾速率(Tr)及叶绿素荧光等参数，并概述了逆境对木兰科树种细胞膜稳定性和渗透调节作用的影响。提出应加强逆境胁迫下木兰科树种抗性机制的研究，并结合实际的栽培环境，运用多个生理生态指标，对木兰科树种的环境适应性进行综合评价，以期科学指导木兰科树种的保护栽培和引种驯化。 木兰科树种逆境伤害机理中图分类号：X171.5S685 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（200）0-0439-08 木兰科植物Magnoliaceae）是现存被子植物中比较原始的类群，是双子叶植物中最原始的科，主要分布在亚洲东南部及中美洲；全世界共15属300余种[1]，我国有11属约138种，主要分布在长江以南，华南至西南中亚热带地区[2]，有众多的特有类群和该科最原始的成员，以及反木兰科系统发育不同阶段的类型，是木兰科植物的现代分布中心。关于木兰科植物的生物学特性，已有许多文献记载[3，4，5]；该科树种多为高大乔木，生长较快，材质优良，树形美观，观赏价值较高[6，7]，是优良的园林绿化树种。在生态适应性方面，总体来说木兰科树种属阳性树种或半阴性树种，苗期需荫，后喜光性趋强，喜温暖或凉爽、湿润多雾、相对湿度大的山地气候，不耐干热和干旱瘠薄，要求土壤酸性、土质疏松肥沃、排水良好[8]。 近年来由于人类对森林的过渡利用造成木兰科植物生存环境的恶化，加上木兰科植物自然繁殖能力的衰退，许多种类处于濒危状态，木兰科植物在《中国植物红皮书》中被列为国家重点保护的珍稀濒危植物有39种，是被子植物中受到严重威胁种类最多的科[9]。研究木兰科树种逆境条件下的生理生态响应可以为其保护栽培和引种驯化提供科学依据。目前，关于木兰科树种逆境生理生态的研究较少，并且主要集中在抗旱性和抗寒性研究两个方面，本文结合前人的研究，对近年来逆境对木兰科树种的伤害机理进行总结，以期为该科树种生理生态的深入研究和科学合理应用提供依据。 植物的生长发育是对其所处环境最直观的响应，逆境会引起木兰科树种的生长发育发生变化。 有研究表明，无论是在夏季还是秋季，土壤水分的减少均引起单性木兰[10]和焕镛木[11]叶片单位面积干重的降低，较低的土壤水分影响更加显著。叶片厚度、尤其是角质层的厚度和海绵组织厚度是评价木兰科树种抗旱性的重要解剖指标，李晓储等[12]对几种含笑树种叶片解剖性状的测定结果表明，干旱处理的乐昌含笑和金叶含笑的叶片厚度、角质层厚度、栅栏组织厚度、栅栏组织与海绵组织厚度的比值、叶片结构紧密度和气孔密度等值均较小。酸雨对木兰科树种的生长也有较大影响，pH3.0的酸雨溶液处理后，深山含笑幼苗出现明显的伤害症状，大量的苗木死亡，显微结构观察发现其叶表皮及叶肉细胞结构均受损或坏死[13]。方志伟[14]在对园林植物抗酸雨能力的研究中发现，pH值1.0的模拟酸雨在短时间内对绝大多数木兰科植物的伤害达到显著水平，许多植物叶片全部枯死。 在植物生物量方面，含笑苗木地下部分生物量较大，侧根数较多，有利于苗木造林[15，16，17]，特别是和其他树种形成混交林时可显著改变土壤微生物和酶的活性状况，有利于有机质的分解和积累，从而改善土壤理化性状，提高林地土壤肥力[18]。由于叶面积指数、叶片生物量与树种的耐荫性呈正相关，一般阳性树种的生长速度快，耐荫树种的生长速度较慢[19]。阳性树种在遮荫处理后叶片的比叶重(LMA)随光照强度的递减而降低，李晓征等[20]的研究表明，红花木莲、醉香含笑、桂南木莲幼苗光合碳同化所需的光强较高，遮荫会严重影响其光合效率，从而导致叶片的比叶重下降。而生长在低光强下的耐荫植物则有较高的LMA，Ktajima[21]曾观察到在遮荫条件下热带的常绿和落叶耐荫树种有高的LMA，在低光下仍保持较高的LMA。在育苗中， 遮荫是一个重要的技术环节，有利于增加苗木产值，如金叶含笑[22]、醉香含笑[23]幼苗喜耐荫蔽，若阳光直射，则叶片枯黄而生长不良。 植物细胞膜是细胞的重要组成部分，起着调节控制细胞内外物质交流的屏障作用。当植物在逆境条件下，刺激效应首先作用于细胞膜，破坏细胞膜的透性。 一般认为，细胞膜透性的增加与膜脂过氧化作用有关。经逆境胁迫后，产生O2-引发的脂质过氧化表现在膜结构上即为膜脂过氧化，最终产物为MDA[24]。MDA是具有细胞毒性的物质，它能与膜结构