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    2011年, 第1期
    刊出日期:2011-01-01

    在新疆天山1号冰川附近高山植被带生长的雪莲植株。戴攀峰等对该区域雪莲的开花生物学特性进行了研究(本期56–65页)。(戴攀峰摄)

      
    研究论文
    内蒙古草地叶片磷含量与土壤有效磷的关系
    耿燕, 吴漪, 贺金生
    植物生态学报. 2011, 35(1):  1-8.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00001
    摘要 ( 2992 )   全文 ( 4 )   PDF (77491KB) ( 2639 )   知识图谱   收藏
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    植物体内特别是叶片的P含量特征及其与环境的关系一直是植物生理生态学研究的一个热点。已有研究发现, 与全球植物数据相比, 中国植物叶片的P含量相对较低, 导致N/P高于全球平均水平, 并推测这是由于中国土壤全P含量较低引起的。该研究选取内蒙古草地来验证这一假设, 分析了36个样地57种优势植物叶片的P含量与土壤全P和有效P含量的关系。主要结果如下: 内蒙古草地叶片P含量较低而N/P较高, 与之前的研究结论一致; 在种群、样地和物种3个水平上, 叶片P含量、N/P与土壤P含量都没有显著的相关关系, 尽管土壤有效P含量的解释力高于土壤全P; 另一方面, 内蒙古草地土壤的有效P含量与全国土壤普查的结果接近, 高于美国及澳大利亚的平均值, 但低于世界土壤信息库里报道的全球土壤有效P平均值。鉴于内蒙古草地土壤的全P和有效P含量都不能准确反映叶片P含量, 且土壤的有效P含量也并不明显低于世界其他地区, 因此植物叶片P含量低、N/P高是由于土壤P含量低引起的这一假设在内蒙古草地不成立, 而且叶片P含量也与土壤P的可利用性无关。

    内蒙古典型草原4种优势植物凋落物的混合分解研究
    陈瑾, 李扬, 黄建辉
    植物生态学报. 2011, 35(1):  9-16.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00009
    摘要 ( 2472 )   全文 ( 1 )   PDF (10303KB) ( 2442 )   知识图谱   收藏
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    混合凋落物的研究对预测生态系统群落水平的分解以及相应的养分释放和进一步的循环等生态学过程具有重要意义。该研究使用网袋法, 对克氏针茅(Stipa krylovii)、糙叶黄芪(Astragalus scaberrimus)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)和羊草(Leymus chinensis) 4种凋落物单种及其混合物的分解速率及分解过程中的养分动态进行了野外实验研究, 以探讨凋落物多样性对内蒙古典型草原生态系统分解速率和过程的影响。通过对凋落物分解速率和养分含量变化历时1年的实际测定, 得到下列研究结果(1)分解341天后, 单种凋落物的剩余重量与初始氮(N)含量呈显著负相关关系(p < 0.001, r = - 0.979)。混合凋落物中, 糙叶黄芪-星毛委陵菜组合剩余重量的实测值比期望值高7.5%, 表明凋落物混合具有显著的正效应, 但在其他几种组合中没有发现显著的凋落物混合效应; (2)在分解初期的N释放阶段, 克氏针茅-糙叶黄芪和克氏针茅-羊草组合的实测N剩余率分别比期望值低4.7%和10.0%, 表明混合凋落物对初期N元素释放具有显著的负效应。不同凋落物混合组合的磷(P)释放或累积在不同分解时期都得到了一定程度的促进, 尤其是星毛委陵菜-克氏针茅、克氏针茅-羊草和克氏针茅-糙叶黄芪组合, 它们在分解前期、中期和后期, 实测P剩余率与期望值的差异分别为31.1%、23.1%和21.8%。研究结果表明, 在内蒙古典型草原生态系统, 多数混合凋落物对分解速率不产生显著的混合效应; 相反, 大多数混合凋落物对分解过程中的养分动态, 尤其是P元素, 具有显著的混合效应, 而混合效应的方向(正或负)可能是十分复杂的。

    黄土高原马栏林区基于不同植被组织尺度的群落物种多样性
    魏丽萍, 王孝安, 王世雄, 朱志红, 郭华, 孙嘉男, 郝江勃
    植物生态学报. 2011, 35(1):  17-26.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00017
    摘要 ( 2442 )   全文 ( 4 )   PDF (43820KB) ( 1854 )   知识图谱   收藏
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    物种多样性格局随着时空尺度的变化而变化, 同时也与植被组织尺度的变化密切相关, 基于多组织尺度的研究能更好地揭示一个地区的物种多样性规律。在应用数量分类(TWINSPAN)和主成分分析法(PCA)确定黄土高原马栏林区不同组织尺度的群落类型及其相互关系的基础上, 采用加性分配法分析该区域物种多样性与植被型、群系和群丛3种植被组织尺度之间的关系, 结果表明: (1) 区域物种多样性(γ)可加性分配分为群丛内(α1)、群丛间(β1)、群系间(β2)和植被型间(β3) 4个多样性成分, 无论用物种丰富度指数还是Shannon-Wiener多样性或Simpson多样性指数, 乔木、灌木和草本植物的最大物种多样性都存在于群丛内(草本层的物种丰富度除外), 说明群丛尺度是度量该区物种多样性的最佳尺度。(2)植被型、群系和群丛3种组织尺度的Shannon-Wiener多样性百分比均大于Simpson多样性百分比, 说明稀有种的分布对马栏林区各植被组织尺度的物种多样性格局起主要作用。(3)各尺度间的β多样性大小顺序在乔木、灌木、草本植物3层以不同多样性指数表示时各不相同, 这与乔木、灌木、草本植物3层的物种组成和分布, 以及主导不同植被组织尺度的物种多样性的因素差异有密切联系。

    长白山过渡带红松和鱼鳞云杉径向生长对气候因子的响应
    高露双, 王晓明, 赵秀海
    植物生态学报. 2011, 35(1):  27-34.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00027
    摘要 ( 2705 )   全文 ( 3 )   PDF (4984KB) ( 2061 )   知识图谱   收藏
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    利用树轮生态学方法, 研究了长白山阔叶红松林和暗针叶林过渡带优势树种红松(Pinus koraiensis)和鱼鳞云杉(Picea jezoensis var. komarovii)的生长特征及其与气候因子的关系, 以期揭示气候响应关系的种间差异性。结果表明, 红松和鱼鳞云杉年平均径向生长量与生理年龄显著相关, 红松先于鱼鳞云杉达到最大年生长量, 且红松年平均生长速率显著高于鱼鳞云杉(p < 0.001); 红松和鱼鳞云杉对气候的响应存在差异, 红松与7月份的月平均温度和降水显著正相关, 而鱼鳞云杉与5月平均温度显著正相关, 与5月降水显著负相关。响应面分析进一步证实, 红松生长主要与生长季温度和降水相关, 而生长季初期的降水是限制鱼鳞云杉生长的主要原因。全球变暖有利于红松径向生长, 红松种群有向高海拔上升的可能。

    川西亚高山65年人工云杉林种子雨、种子库和幼苗定居研究
    尹华军, 程新颖, 赖挺, 林波, 刘庆
    植物生态学报. 2011, 35(1):  35-44.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00035
    摘要 ( 2601 )   全文 ( 2 )   PDF (6479KB) ( 1940 )   知识图谱   收藏
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    川西亚高山人工针叶林已成为亚高山森林的重要组成部分, 它们是否具有持续的自然更新能力, 是决定川西亚高山针叶林群落演替方向和维持该区针叶林大面积存在的基础。以川西米亚罗亚高山人工云杉(Picea asperata)林(65 a)为研究对象, 对种子雨量年际变化、土壤种子库动态、种子萌发和幼苗定居等更新过程的关键环节进行了连续7年(2002-2008年)的野外观测, 以研究人工云杉林更新潜力及影响其更新的限制因素。结果表明: 该区云杉林种子雨一般从每年的10月初开始下落, 一直到翌年的1月底或2月初结束; 云杉种子散落存在明显的大小年现象, 种子散落周期为4年, 且大小年之间种子产量差异极大; 云杉种子从下落到土壤到种子完全失去活力不到1年时间, 属于Thompson和Grime定义的第II类土壤种子库类型。腐烂死亡和动物取食是土壤种子库损耗的主要因素, 而种子通过萌发真正转化为幼苗的比例非常低, 仅占2002年下落种子总量的3.6%。种子萌发后, 环境筛的作用导致云杉幼苗大量死亡, 尤其是在种子萌发后的一个生长季节内, 其死亡率高达78%。凋落物和苔藓是构成人工云杉林下地表的两种主要地被物类型, 二者占所有调查幼苗数量的93%左右; 两种地被物类型上0-2 cm层幼苗存活率最高, 分别占存活幼苗总数的76.07%和86.72%, 随地被物厚度增加, 幼苗存活率呈明显下降趋势, 而幼苗死亡率呈明显升高的趋势, 表明林下地被物厚度也是影响云杉幼苗定居的重要因素。两种地被物对幼苗生长的影响不同, 除株高之外, 分布在苔藓上的云杉幼苗生长参数(地径、分枝数、干重以及干重年增长率)明显高于分布于凋落物上的幼苗, 表明苔藓地被物更有利于云杉幼苗定居。尽管该区大量云杉种子下落, 但由于种子的高损耗率、幼苗的低输出率以及萌发幼苗的高死亡率, 使得人工云杉林下种子通过萌发转为实生幼苗的数量非常少, 最终真正能补充到云杉种群的个体数量非常有限。

    四种牧草植物替代控制对黄顶菊入侵土壤细菌多样性的影响
    闫素丽, 皇甫超河, 李刚, 左照江, 马杰, 杨殿林
    植物生态学报. 2011, 35(1):  45-55.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00045
    摘要 ( 2553 )   全文 ( 11 )   PDF (29077KB) ( 2576 )   英文版   知识图谱   收藏
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    土壤微生物群落与植物的生长发育密切相关, 入侵植物可以改变入侵地土壤微生物类群, 使土壤理化性质发生变化, 从而促进其入侵过程。该文通过比较高丹草(Sorghum bicolor × S. sudanense)、向日葵(Helianthus annuus)、紫花苜蓿(Medi- cago sativa)和多年生黑麦草(Lolium perenne)4种替代植物与黄顶菊(Flaveria bidentis)混合种植(以下简称混种)后不同时期的土壤细菌多样性的变化, 揭示土壤细菌群落对黄顶菊入侵及替代管理措施的响应规律。结果表明, 单独种植(以下简称单种)黄顶菊的土壤细菌多样性下降, 并且在整个生长期多样性指数多数情况下低于高丹草、向日葵、紫花苜蓿和多年生黑麦草单种或与黄顶菊混种的土壤。当4种替代植物与黄顶菊混种后, 土壤细菌16S rRNA的变性梯度凝胶电泳(DGGE)图谱与它们分别种植时存在明显差异, 且不同生长期各个混种土壤都有特征细菌群落。4种替代植物单种或与黄顶菊混种的土壤细菌Shannon多样性指数变化规律与植物生长发育趋势相同, 7月份达到高峰, 8月份开始降低。总之, 黄顶菊入侵降低了土壤细菌群落多样性, 4种替代植物与黄顶菊混种后, 又可提高土壤细菌群落多样性, 这种变化对黄顶菊成功入侵和替代防控具有重要作用。

    雪莲的开花生物学特性及其生态适应意义
    戴攀峰, 谭敦炎
    植物生态学报. 2011, 35(1):  56-65.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00056
    摘要 ( 3666 )   全文 ( 11 )   PDF (16488KB) ( 2633 )   知识图谱   收藏
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    雪莲(Saussurea involucrata)是一种典型的高山草本植物, 同时也是我国重点保护的珍稀药用植物。该文对雪莲的开花生物学特性及其对高山环境的适应策略进行了观测与分析。主要结果如下: 雪莲不育花序单生于茎生叶的叶腋内, 可育复头状花序生长于茎顶端, 由26 ± 7个头状花序构成, 每个花序的小花数为137 ± 34个。复头状花序外侧为绿色至淡黄色半透明的茎生苞叶所包被, 开花过程中, 白天茎生苞叶内侧温度和湿度明显高于外侧的温度和湿度, 最大温差达7.2 ℃, 最大相对湿度差达54.2%, 可为苞叶内侧花序中小花的传粉和受精以及胚和种子的发育提供良好的微环境。不同年份间雪莲的开花物候差异不显著(p > 0.05), 群体花期为65-75天, 单株花期为45-55天, 盛花期持续时间约35天, 平均每株每天开花数为201个, 属于集中开花模式, 有利于吸引传粉者。单花开放持续时间为4-6天, 小花泌蜜持续时间为3天, 其泌蜜量与糖浓度于每天 12:00时达到最高值, 但随着开花的持续, 日泌蜜量逐渐增加, 而糖浓度逐渐减少。雪莲花期浓郁的气味、聚合成复头状的可育花序及其紫色小花与充足的泌蜜量, 增加了对传粉者的吸引力。雪莲开花过程中存在的雌雄异位、雄性先熟以及被动式花粉次级展现现象, 减少了自花授粉的可能性。自然条件下, 其头状花序的结籽数和结籽率分别为126.0 ± 10.5粒和91.7% ± 4.2%, 单株结籽数为3 326.4 ± 28.7, 表明雪莲在高山极端环境中能顺利地完成有性生殖过程。

    合成革主要化学污染物对黄山松生理生态特性的浓度效应研究
    陈茂铨, 王根轩, 刘术新, 白燕远, 应俊辉, 陈兵红, 王东明
    植物生态学报. 2011, 35(1):  66-72.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00066
    摘要 ( 2226 )   全文 ( 0 )   PDF (6980KB) ( 1641 )   知识图谱   收藏
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    合成革工业生产用溶剂二甲基甲酰胺(DMF)和甲苯(TOL)对中国经济发达地区的森林植被造成严重污染, 亟待探明其对树木生理生态特性的影响。该文研究了不同浓度DMF和TOL对黄山松(Pinus taiwanensis)生理生态特性的影响: 低浓度DMF可使黄山松可溶性总糖和谷胱甘肽含量上升, 随着DMF浓度的升高, 黄山松可溶性总糖含量和总抗氧化能力下降, 可溶性蛋白质和丙二醛(MDA)含量上升, 开始产生毒害效应; TOL浓度较低时可以促进黄山松叶绿素的合成, 随着TOL浓度的上升, 黄山松叶绿素含量开始下降, 不过可溶性总糖、可溶性蛋白的含量开始增高, 总抗氧化能力增强, MDA含量下降, 提示此时黄山松已经受到胁迫; 当TOL升高到一定浓度时, 黄山松叶绿素含量明显减少, 总抗氧化能力减弱, MDA含量上升, 毒害效应开始显现; DMF和TOL合用可能产生一定的拮抗效应, 低浓度时TOL的促进作用受到抑制, 随着污染物浓度的上升, 黄山松所受影响和受DMF影响相似, 不过污染物达到一定浓度时, MDA含量显著升高, 毒害效应比DMF单独使用时明显。结果显示: 尽管黄山松对低浓度化学污染有一定的耐受能力, 但过高浓度的化学污染将对黄山松的健康生长构成威胁。

    美国海滨桤木和薄叶桤木水分生理特性的比较
    李秀媛, 刘西平, Hang DUONG, Roger KJELGREN
    植物生态学报. 2011, 35(1):  73-81.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00073
    摘要 ( 2325 )   全文 ( 3 )   PDF (12758KB) ( 1553 )   知识图谱   收藏
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    采取盆栽、人工控水的方式, 研究并比较了美国本土海滨桤木(Alnus maritima)和薄叶桤木(A. incana)的气孔导度(Gs)、叶片水势(ψleaf)以及渗透调节能力对土壤水分条件的响应, 以探讨引起两种桤木生态分布差异巨大的生理生态原因。结果表明: 1)正常水分条件下, 海滨桤木的Gs低于薄叶桤木, 其与大气温度、相对湿度和水蒸气亏缺等气象因子的相关性低于薄叶桤木; 干旱胁迫下, 海滨桤木的Gs对其自身ψleaf下降信号的敏感度低于薄叶桤木; 复水后, 其Gs恢复更为缓慢。2)正常水分条件下, 海滨桤木的ψleaf高于薄叶桤木, 且引起气孔关闭的ψleaf临界值较高; 干旱胁迫下, 海滨桤木的ψleaf下降幅度高于薄叶桤木。3)正常水分条件下, 海滨桤木和薄叶桤木的渗透调节能力无显著差异; 干旱胁迫下, 尽管两种桤木均表现出饱和状态渗透势(ψssat)下降、膨压与水势关系的最大变化率降低、初始失膨点渗透势(ψstlp)增加、细胞渗透调节能力范围(ψssat-ψstlp, Dψs)减小的趋势, 但与薄叶桤木相比, 海滨桤木的ψstlp较高, Dψs较小。从以上生理生态指标可以看出, 较高的叶片水势、较低的气孔调节能力、干旱下较低的渗透调节能力是造成海滨桤木分布范围狭小的重要原因。

    遮阴对疏叶骆驼刺叶形态和光合参数的影响
    薛伟, 李向义, 朱军涛, 林丽莎, 王迎菊
    植物生态学报. 2011, 35(1):  82-90.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00082
    摘要 ( 2808 )   全文 ( 8 )   PDF (7339KB) ( 2513 )   知识图谱   收藏
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    通过设置自然光与遮阴(60%自然光)两种光环境, 观测了遮阴60天后疏叶骆驼刺(Alhagi sparsifolia)叶形态、光合生理参数和脯氨酸(Pro)含量的变化。结果表明: 与自然光照下的叶片相比, 遮阴叶的比叶面积显著增大(p < 0.01), 比叶干重、比叶鲜重和叶片厚度明显降低(p < 0.01); 叶绿素(a + b)和类胡萝卜素含量有所增加, 其中叶绿素a含量增加显著(p < 0.01); 光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率降低, 表观量子效率提高, 最大净光合速率明显增大, 光能利用效率高于自然光叶; 强光照下遮阴叶的净光合速率明显降低, 易发生光合光抑制现象。上述结果说明: 遮阴处理后, 疏叶骆驼刺在叶形态和光合生理上表现出对遮阴弱光条件的一定程度的驯化适应。另外, 遮阴叶片Pro的大量积累, 说明Pro在疏叶骆驼刺驯化适应弱光环境中起着重要作用。遮蔽环境下疏叶骆驼刺植株死亡率明显偏高, 表明塔克拉玛干沙漠南缘荒漠区的疏叶骆驼刺属于专性阳生植物不耐阴品种。

    土壤水、氮供应对麻疯树幼苗光合特性的影响
    焦娟玉, 尹春英, 陈珂
    植物生态学报. 2011, 35(1):  91-99.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00091
    摘要 ( 2828 )   全文 ( 2 )   PDF (3373KB) ( 2007 )   知识图谱   收藏
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    在盆栽半控制试验中, 采用两因素的随机区组设计, 在3个土壤水分梯度(分别为80%、50%和30%的田间持水量(FC))下研究了施氮肥和不施氮肥处理麻疯树(Jatropha curcas)幼苗的光合特性。比较了不同水分和氮素供应条件下麻疯树幼苗的光合-光响应和CO2响应曲线、PSII的最大光化学效率(Fv/Fm)、氮含量和光合色素含量之间的差异。结果表明: 1)施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 叶片表观量子效率(AQY)、光补偿点、最大净光合速率、羧化效率、光呼吸速率、暗呼吸速率和叶片氮含量均呈现增加的趋势, 而且均在80% FC下最高。2)不施氮肥处理中, 随着土壤水分含量的增加, 麻疯树各光合参数均与施氮肥处理呈现相反的变化趋势。3)在30% FC下, 施氮肥处理和不施氮肥处理相比, 氮含量显著增加, AQYFv/Fm、光合色素含量无显著的变化, 其他各项指标均显著降低。这些结果表明, 水氮耦合效应对麻疯树光合特性有显著影响, 尤其是在80% FC下增施氮肥的效果最为明显。因此, 在土壤氮素含量不高的情况下, 麻疯树更适宜在较低的土壤水分下生长, 土壤水分较高反而不利于麻疯树的光合作用; 而如果增施氮肥, 麻疯树在土壤水分含量较高时生长更好。

    花生抗旱性鉴定指标的筛选与评价
    张智猛, 万书波, 戴良香, 宋文武, 陈静, 石运庆
    植物生态学报. 2011, 35(1):  100-109.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00100
    摘要 ( 2753 )   全文 ( 4 )   PDF (989KB) ( 2574 )   知识图谱   收藏
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    为确定鉴定花生(Arachis hypogaea)品种(系)抗旱性指标体系, 综合评价花生品种(系)的抗旱性, 在人工控水条件下, 通过盆栽试验, 测定了29个花生品种(系)苗期和花针期的株高、分枝数、生物累积量、叶片含水量和光合色素含量等与抗旱性有关的13个表观形态性状和生理性状的指标, 采用抗旱系数法和隶属函数值法, 对各指标性状进行了水分胁迫下的抗性评价和鉴定。结果表明, 29个花生品种(系)可划分为抗旱性较强、中等、较弱和不抗旱4类, 其中‘唐科8号’、‘冀花2号’、‘大唐油’、‘花育25号’、‘花育17号’、‘鲁花14号’、‘丰花1号’ 7个品种(系)具有较强的抗旱能力; 苗期同一品种(系)的主茎高、分枝数和生物累积量等形态指标和光合色素等生理指标的隶属函数值均有较大差别, 苗期各指标隶属函数值与品种(系)抗旱性无显著相关关系, 苗期单一形态指标不能作为鉴定品种(系)抗旱性的指标; 但苗期抗旱性综合评价值(D)与抗旱系数间存在显著相关关系, D的大小可作为抗旱性的鉴定指标。花针期形态指标和生理指标D值间, 以及各类指标D值与抗旱系数间均存在显著或极显著的相关关系, 此期植株形态指标、生理指标隶属函数值以及综合D值均可作为鉴定品种(系)抗旱性的指标。

    综述
    植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展
    滕中秋, 付卉青, 贾少华, 孟薇薇, 戴荣继, 邓玉林
    植物生态学报. 2011, 35(1):  110-118.  doi:10.3724/SP.J.1258.2011.00110
    摘要 ( 3630 )   全文 ( 17 )   PDF (371KB) ( 6073 )   知识图谱   收藏
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    代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。


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