干旱下植物氣孔運動的調(diào)控

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1、西北植物學(xué)報2001,21(6):1263—1270ActaBot.Boreal.-Occident.Sin.文章編號:1000240252(2001)0621263208X干旱下植物氣孔運動的調(diào)控121張歲岐,李金虎,山侖(1中國科學(xué)院、水利部水土保持研究所,西北農(nóng)林科技大學(xué)黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家開放實驗室,陜西楊陵712100;2寶雞農(nóng)業(yè)學(xué)校,陜西寶雞721006)摘要:概述了植物氣孔對大氣干旱和土壤干旱的反應(yīng),認為植物氣孔對大氣干旱的反應(yīng)并不是一種反饋機制;并就干旱條件下植物氣孔運動的水力學(xué)和化

2、學(xué)信號調(diào)控機制進行了簡要論述,認為雖然化學(xué)信號調(diào)控干旱下氣孔運動更為廣泛,但ABA不是唯一的化學(xué)信號,水分關(guān)系影響了信號的產(chǎn)生、運轉(zhuǎn)和氣孔對信號的敏感性,干旱條件下水力學(xué)和化學(xué)信號共同調(diào)控著植物的氣孔運動。關(guān)鍵詞:干旱;植物氣孔;氣孔控制中圖分類號:Q945.17文獻標識碼:ARegulationoftheplantstomatalmovementunderdroughtcondition121ZHANGSui2qi,LIJin2hu,SHANLun(1InstituteofSoilandWaterConse

3、rvation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterRe2sources,NorthwestSci2TechUniversityofAgricultureandForestry,StateKeyLab.ofSoilErosionandDrylandFarmingonLoessPlateau,Yangling,Shaanxi712100,China;2BaojiAgricultureSchool,Baoji,Shaanxi721006,China)Abstract

4、:Theresponsesofplantstomatatoairdroughtandsoildrought,andthemecha2nismofhydraulicsignalandchemicalsignalinregulatingplantstomatalmovementun2derdroughtconditionwerediscussedbriefly.Authorpointedthattheresponsesofplantstomatatoairdroughtisnotafeed2forwardmann

5、erinfact,ABAisnotonlychemicalsignal,andplantstomatalmovementareregulatedbyhydraulicandchemicalsignalto2gether.Keywords:drought;plantstomata;controlmechanismX收稿日期:2001204211;修改稿收到日期:2001207216基金項目:國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃專項經(jīng)費支助項目(G1999011708)。作者簡介:張歲岐(1966-),男(漢族),博士,副研

6、究員。主要從事作物抗旱生理研究。1264西北植物學(xué)報21卷陸生植物在其長期進化過程中所形成的特有的氣孔結(jié)構(gòu)作為植物與環(huán)境之間氣體和水分交換的門戶,既避免了干旱下植物水分的過度散失,又保證了植物光合作用的進行,因而在植物生命活動中起著極其重要的作用,長期以來一直受到人們的極大重視。目前隨著世界人口的增加,世界范圍內(nèi)水資源供需矛盾的日趨尖銳,如何提高這種情況下作物的生產(chǎn)力以達到對有限水資源的高效利用已成為一個全球性問題。干旱下植物氣孔運動調(diào)控機制的闡明不僅對深入探討植物適應(yīng)環(huán)境的機理、植物與環(huán)境之間的關(guān)系,而且對

7、于解決上述問題都具有重要的理論和現(xiàn)實意義。1氣孔對干旱的反應(yīng)1.1氣孔對大氣濕度(大氣干旱)的反應(yīng)當空氣相對濕度下降,而葉片水分狀況并未改變時,氣孔導(dǎo)性下降,蒸騰降低,這種氣孔的濕度反應(yīng)不同于土壤水分的脅迫反應(yīng)。氣孔較早關(guān)閉防止了葉子可能發(fā)生的水分虧缺和水勢下降,因而將這種氣[2]孔反應(yīng)稱為前饋式反應(yīng)(feed2forwardmanner)或“預(yù)警系統(tǒng)”。很明顯,氣孔的這種反應(yīng)可防止植物體內(nèi)過度的水分虧缺,特別對于那些生長在周期性高蒸發(fā)地區(qū)的植物和那些抗脫水能力弱的植物以及還沒有適應(yīng)干旱的植物,尤其在植物的關(guān)

8、鍵發(fā)育階段如花芽形成和花粉形成期。Lange等(1971)用氣孔周邊蒸騰(Peristomataltranspiration)來解釋氣孔對大氣濕度的反應(yīng),他認為在環(huán)境VPD下,保衛(wèi)細胞通過表皮蒸騰失水,而這種水分損失主要由周圍的表皮或(和)下表皮腔來[3]彌補,他假定在水分虧缺增加的保衛(wèi)細胞上,這種水流阻力是氣孔周邊蒸騰的函數(shù)。按照這種解釋,許[4]多人企圖驗證這種氣孔周邊失水及其對保衛(wèi)細胞膨壓的影