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竹笋期竹箨和笋体的日间蒸腾特性及其对水分运输的影响
植物生态学报
2021, 45 (12):
1365-1379.
DOI: 10.17521/cjpe.2021.0164
竹子的高速生长主要发生在无枝无叶的笋期, 并对水分需求巨大。水分不仅参与植物体内各种代谢, 而且水分转运可促进光合产物、矿质元素、生长激素等物质流动。竹子夜间主要由根压驱动水分转运, 但在日间尤其是下午根压基本为负值, 明确竹笋日间蒸腾作用发生机制及其对水分运输的影响对竹林培育有重要意义。该研究以不同伸长阶段的慈竹(Bambusa emeiensis)笋为材料, 研究了茎秆和竹箨的气孔特征、气孔导度与蒸腾速率等生理特征及在离体条件下竹笋的水分转运速率。结果表明: 1)不同发育状态的竹笋茎秆及箨鞘表面均分布有大量气孔, 气孔小且凹陷, 光合速率及叶绿素a、b含量极低, 但气孔导度和蒸腾速率均显著高于成熟叶片, 表明笋体和箨鞘是竹笋主要的呼吸和蒸腾部位。2)离体条件下竹笋的番红示踪表明, 高生长阶段的竹笋茎秆中番红上升速率较快, 有着较强的蒸腾。竹箨分离后, 番红仍然能够扩散和运输, 表明笋体茎秆也存在一定的蒸腾, 但与竹箨包裹的竹笋相比, 番红在分离竹箨后的笋体中上升速度显著下降, 表明竹箨对笋体内水分运输影响较大。3)箨环处的组织解剖发现, 节间的纵向维管束在竹节处特化形成一个类板状结构, 弯曲伸入竹箨, 是竹箨影响笋体内水分运输的重要结构基础。上述结果表明, 日间竹笋水分通过茎秆和竹箨表面的气孔大量蒸散, 产生蒸腾拉力驱动笋体内水分转运。该研究也发现, 随着茎秆成熟, 竹箨松动并开始脱落, 茎秆表面的气孔宽度增加, 加大了气孔的开口大小, 增大了节间气孔与大气水气交换的有效面积, 在一定程度上弥补了竹箨脱落时减少的蒸腾拉力。 ![]() View image in article
图5
番红溶液在快速伸长的节间扩散(基部第5节间, Int5)。A, B, 正在伸长节间组织的横切和纵切石蜡切片。A中可见大量的薄壁细胞(PC), B中木质部导管(V)连续。C, H, 0.5%番红溶液处理1 h和4 h时茎秆中番红扩散情况。D-G, 处理1 h时徒手切片中番红扩散情况; I-L, 处理4 h时徒手切片中番红扩散情况. D, E, I, J, 白光下的横切和纵切图; F, G, K, L, 红色滤光片(510-560 nm)下的番红荧光。
正文中引用本图/表的段落
与玉米(Zea mays)等禾本科植物类似, 竹子茎杆中存在着散生维管束, 其木质部的导管在节间是连续的, 纵向维管束之间没有连结。维管束周围存在大量的薄壁细胞(图5A、5B), 其存储的水分和碳水化合物对于维持水势平衡十分重要(Liese, 1998)。
作为一个质外体运输的示踪剂, 番红能随蒸腾流径向和轴向移动。将未去除竹箨的慈竹笋(75 cm高)室温下插入盛有0.5%番红溶液的容器中, 观察基部第5节间组织(Int5, 正在伸长节间)番红染色情况(图5C、5H)。自然光和荧光显微分析发现, 处理1 h时番红溶液已经从导管向维管束内扩散(图5D-5G), 4 h时番红溶液已扩散到维管束周围的薄壁细胞和周围临近的维管束组织(图5I-5L)。可见, 离体情况下, 番红溶液能够通过木质部导管向上运输, 并通过质外体途径从导管扩散到整个维管束以及周围薄壁细胞。
本文的其它图/表
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