掌握植物的水分利用特征及植物间的水源关系对实现荒漠草原地区可持续的植被恢复至关重要.本研究以荒漠草原灰钙土生境(胡杨、中间锦鸡儿和短花针茅)和风沙土生境(胡杨、北沙柳和赖草)中的5种优势植物为对象,测定植物木质部水、土壤水、地下水和降雨中稳定同位素(δ2H和δ18O),并结合不同深度的土壤含水量和根系数据,使用MixSIAR模型对植物的水分利用特征进行定量分析.结果表明:生长季内5种植物主要利用土壤水,且在不同生长阶段会利用不同层次的土壤水.灰钙土生境中,胡杨的水源在整个生长季变化最大,生长季初期(5-6月)主要利用60～100 cm 土壤水,生长旺盛期(7-8月)水源下移至100～200 cm 土壤水,而在生长季末期(9月)水源又上移至0～20 cm 土壤水;中间锦鸡儿在生长季初期主要利用60～100 cm 土壤水,但在生长旺盛期和末期上移至0～20 cm 土壤水;短花针茅在生长季初期和末期主要利用20～60 cm 土壤水,而在生长旺盛期上移至0～20cm 土壤水.在风沙土生境中,胡杨在生长季初期主要利用60～100 cm 土壤水,但在生长旺盛期和末期上移至0～20 cm 土壤水;北沙柳在生长季初期和生长旺盛期主要利用60～100 cm 土壤水,但在生长季末期下移至100～200 cm 土壤水;赖草整个生长季都主要利用20～60 cm 土壤水.土壤含水量、降雨的季节变化及植物的根系分布都会影响植物的水分利用特征.在整个生长季中,灰钙土生境中的乔木、灌木和草本3种优势植物间存在水文生态位分离,促进了其对水分的分配和利用;风沙土生境中对应的3种优势植物间存在水文生态位重叠,导致其对水分的激烈竞争(特别是乔木和灌木间).因此,在进行植被恢复时必须同时考虑物种特征和土壤特性,引入具有互补性水分利用特征的物种组合,才能实现荒漠草原地区的物种多样性和植被恢复的可持续性.

水毛花(Schoenoplectiella triangulata)是一种广泛应用于湿地植被恢复中的挺水植物,探究不同地区水毛花种群种子的萌发特性与休眠特性对其种质收集和科学利用至关重要.该研究测定了水毛花种子形态特性、萌发特性的种群间差异,并对其休眠机制进行探索,结果显示:(1)水毛花的种子存在生理休眠,其形态、千粒质量和吸水特性在种群间存在显著差异.(2)光照和变温条件有助于水毛花种子的萌发.(3)低温沙藏、低温水藏和常温沙藏有助于水毛花种子休眠的解除;氟啶酮和赤霉素处理均有助于打破水毛花种子的休眠,但在不同地区水毛花种群间存在差异.(4)不同地区水毛花种群间种子形态特性、萌发特性以及休眠特性的差异与采集地的环境因子相关.该研究结果表明水毛花种子应用于湿地生态修复时应考虑种源的问题,在播种前对其进行适当处理可以提高发芽率和生态修复成效.

基于真实情境,在"探究植物细胞的吸水和失水"中开展项目式探究实验教学,将"葱叶为什么开花和皱缩"作为项目,并分解为探究植物细胞发生质壁分离的最佳实验材料、蔗糖浓度和探究校园植物细胞大小3个子项目,然后开展项目式实验探究,加深学生对质壁分离和复原的理解,并能用科学的观点、思路和方法解决实际问题.

目的:掌握珍稀藏药材桃儿七(Sinopodophyllum hexandrum)种子萌发特性及休眠解除方法.方法:以采集的野生桃儿七种子为研究对象,使用3种植物生长调节剂乙烯利(ETH)、褪黑素(MLT)、赤霉素(GA3),对桃儿七种子萌发特性进行研究,设置不同浸种浓度、浸种时间探究对桃儿七种子萌发特性的影响.结果:ETH最佳处理条件为10 mg?L-1浸种24 h,种子第45 d时萌发率达90.0%,萌发时滞为17 d;MLT最佳处理条件为50 μmol?L-1浸种12 h,种子第45 d时萌发率达83.3%,萌发时滞为16 d;GA3最佳处理条件为200 mg?L-1浸种24 h,种子第45 d时萌发率达80.0%,萌发时滞为18 d.三者相比,ETH对促进桃儿七种子萌发效果最显著.结论:桃儿七种皮坚硬,酸蚀组和对照组种子的吸水饱和时间明显不同;种子内含有萌发抑制性物质是导致桃儿七种子休眠的主要原因;3种植物生长调节剂对桃儿七种子萌发均有显著影响(P<0.05).本研究探讨了打破桃儿七种子休眠并提高萌发率的有效方法,可为桃儿七规模化人工栽培提供科学指导及技术支撑.

2023年高考理综全国乙卷有两道生物学试题既富有新意,又有一定的难度,受到了大家的广泛关注,分别是第29题和第32题.1 原题呈现例1(第29题)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成.保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开,反之关闭,保卫细胞含有叶绿体,在光下可进行光合作用.已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K+.

确定植物种的生态恢复适用性对绿化物种选择具有重要意义.本研究基于氢氧稳定同位素技术,以兰州市南山相似生境下狭叶锦鸡儿(Caragana stenophylla)和柠条锦鸡儿(C.forshinskii)为对象,采用直接对比法和贝叶斯混合模型(MixSIAR)对生长季两种锦鸡儿的水分来源差异进行定性和定量分析.结果表明:两种锦鸡儿有多个吸水层,是非单一水源植物,生长季狭叶锦鸡儿主要吸水层位具有月份差异性,而柠条锦鸡儿除了 9月,其他月份主要水源均来自中深层(70～130 cm),贡献率达80％以上;降水发生后,狭叶锦鸡儿会转为利用表层(0～30 cm)土壤水,柠条锦鸡儿对降水响应不敏感;柠条锦鸡儿的主要吸水层位较为稳定,面对干旱胁迫时狭叶锦鸡儿能转换主要吸水层,具更灵活的吸水方式,干旱适应性优于柠条锦鸡儿,作为干旱区的绿化物种优势更为突出.

植物根系由不同根序组成,然而,它们的解剖结构对生境干旱化的响应是否一致尚不清楚.本研究于藏东南东达山矮生嵩草(Kobresia humilis)高寒草甸沿生境干旱化梯度设置6个样方,采集矮生嵩草根系.采用石蜡切片法,运用方差分析和主成分分析,比较不同土壤水分生境中矮生嵩草一、二级根序解剖结构的差异及可塑性强弱.结果表明:一、二级根序间解剖结构组成无明显差异,其中横切面表皮细胞近似长方形,排列紧密,面积较大(87.6～126.0 μm2);一、二级根序解剖结构对生境干旱化的响应不一致,一级根中表皮细胞面积和厚度、皮层厚度(含厚壁组织与薄壁组织)均与土壤含水率呈显著负相关,而二级根呈显著正相关(P＜0.05);一级根表皮占径比在土壤水分梯度间的差异显著,其他解剖结构差异不显著,二级根解剖结构(除皮层厚壁组织外)的占径比在土壤水分梯度间均存在显著差异;一级根皮层薄壁组织厚度可塑性最强,皮层厚壁组织厚度可塑性最弱;二级根横切面面积可塑性最强,中柱面积可塑性最弱.总之,矮生嵩草根系表皮、皮层解剖结构对土壤水分梯度变化的可塑性强,但不同根序解剖结构对生境干旱化的响应机制不同,表现出其潜在的储水能力或吸水能力,根序法为研究根系的生境适应提供了新的思路.

在"探究植物细胞的吸水和失水"的教学设计中,尝试融合STEAM教育元素帮助学生凝练结构与功能观.通过类比推理、问题驱动、实践探究、模型构建等活动,层层深入引导学生认识水分子跨膜运输的方式和原理,在此基础上形成结构与功能相适应的生物学观念.

"探究植物细胞的吸水和失水"是高中生物学教学的重要实验,但本实验存在操作不简便、现象不直观等问题,众多的教育工作者集思广益,从多方面对该实验进行改进.对实验选材、实验试剂、实验装置、实验教学模式4个方面的改进方法进行总结分析,以期为广大生物学教师提供参考.

植物水分利用过程复杂多变,并受多种因素影响,探究林分水分利用来源及其影响因素可为明确气候变化下森林水分适应机制提供参考.本研究以南方丘陵区典型植物群落——马尾松和麻栎混交林为对象,通过分析不同季节群落植物的水分利用来源,结合土壤水、降水和植物根系因子探究植物水源转变的影响因素.结果表明:马尾松和麻栎水分利用特征相似,两者在旱季均主要利用0～40 cm 土壤水,利用比例分别为60.0％和66.6％;在雨季随着土壤深层含水量的增加,两者主要水源逐渐向土壤深层转移.马尾松和麻栎的相似性比例指数在60％以上,表明两者存在明显的水分竞争关系.麻栎根系吸水具有可塑性,在旱季吸收浅层水时,根系调节起主导作用;而水分是麻栎和马尾松在雨季水源转变的主要驱动因子,与马尾松相比,麻栎对水分变化更敏感.在未来气候暖干化的背景下,两者对浅层水源的竞争可能会加剧,两种乔木应疏植或间伐以优化森林结构应对水分胁迫.