活立木茎干水分含量作为一种典型的生理水分参数,一直是活立木生命状态最为有效的表征参数之一,对维持整株树木水分平衡起着极其重要的作用,受到研究者、林木抚育者的高度重视.但活立木茎干水分含量的获取方法一直受到操作烦琐、成本昂贵、实时性不强、准确率不高及有损活立木生命等因素的影响,限制了对其深入的应用研究.该研究创新性地采用一种具有自主知识产权的茎干水分传感器,实时、无损地获取活立木茎干水分含量,并对茎干水分含量序列特征及其影响因素进行较为详细的研究.以常见的绿化树种五角枫(五角槭,Acer pictum subsp.mono)为研究对象,采用基于驻波率原理的植物茎干水分传感器实现对五角枫茎干水分含量原位且无损监测,同步监测相关气象因子,分析生长季不同时期茎干水分含量序列特征及其与各气象因子的关系.结果显示:(1)茎干水分含量在春季(4月)和秋季中后期(9-10月)呈"昼升夜降"的趋势,夏季至秋季中期(5-8月)呈"昼降夜升"的趋势;阴天会抑制茎干水分含量的日极差与极大值,雨天时,茎干水分含量会明显上升;干燥天气会使茎干水分含量呈下降趋势;(2)生长季萌芽期,对茎干水分含量变化起直接作用的气象因子主要是空气温度和饱和水汽压差,茎干水分含量与空气温度和土壤水分含量呈显著相关关系;生长期,影响茎干水分含量的主导因子为饱和水汽压差和土壤温度,茎干水分含量与饱和水汽压差和空气温度呈显著相关关系;落叶期,对茎干水分含量变化起直接作用的因子主要为空气温度和饱和水汽压差,且茎干水分含量与两因子的皮尔逊相关系数较高.采用逐步回归分析法构建3个时期茎干水分含量与各气象因子的回归方程模型,不同时期进入回归模型中的气象因子均有所不同.综上所述,该研究揭示了在不同气象因子协同作用下生长季茎干水分含量呈现出不同的序列特征及其影响因素,可为理解植物茎干内部水分运移规律及其环境适应机制提供一定的借鉴作用.

三峡库区消落带适生草本与木本植物对环境胁迫的响应是生态系统结构与功能演变的重要机制.然而,目前对消落带胁迫环境下草本和木本植物的响应特征及是否存在类群差异尚不清楚.该研究基于meta分析,探讨了三峡消落带典型环境胁迫(水淹、干旱胁迫)对适生草本和木本植物生理生态特征的影响,从物种和生活型的角度揭示了消落带适生植物类群对水淹、干旱胁迫的响应规律.结果表明:(1)草本植物和木本植物在环境胁迫下均表现出明显的生长发育抑制以及生理生化策略的适应性响应,主要表现在各组织器官生物量、光合速率的下降,丙二醛和脯氨酸含量的增加,以及抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性增强.(2)水淹胁迫对草本植物生物量负效应最强,干旱胁迫次之;水淹胁迫对木本植物总叶绿素含量和光合速率负效应最大,干旱胁迫次之,表现出环境胁迫作用的生活型效应;但草本与木本植物的总叶绿素含量均对水淹胁迫响应最敏感,而木本植物对干旱胁迫表现出一定的内稳态.木本植物在生理生化方面对水淹胁迫的响应比草本植物更显著,且主要体现在气孔导度、丙二醛含量、脯氨酸含量和过氧化物酶活性方面的响应与草本植物存在差异;而草本植物对干旱胁迫的响应比木本植物更显著,主要表现为总叶绿素含量、水分利用效率、抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶)活性方面的响应与木本植物存在差异.(3)草本和木本植物对不同环境胁迫的形态响应具有组织特异性差异.草本植物主要以根部、茎部和叶片形态的变化适应水淹和干旱胁迫,木本植物则主要以根部形态的变化为主.

[目的]研究干旱胁迫对云南松幼苗不同器官碳、氮、磷元素分配规律以及化学计量的影响机制,为云南松苗木栽培的水分管理提供一定的理论基础.[方法]以1年生云南松幼苗为试验材料,采用盆栽控水方法,设置4个水分处理,测定干旱胁迫下云南松幼苗各器官的碳、氮、磷含量.[结果](1)与适宜水分处理相比,干旱胁迫导致云南松幼苗C含量在叶、茎和细根中减少,在粗根中增加;N含量在粗根中减少,在细根中增加;P含量在叶中增加,在茎中减少.(2)各元素含量的变异系数为P＞N＞C;C和N含量在细根中表现出最大的变异性;P含量在叶中变异性最大,在粗根中变异性最小.(3)N含量在叶和粗根之间存在显著的负相关关系,在茎和细根之间存在显著的正相关关系,而N含量与P含量只在茎和粗根之间呈显著正相关关系.[结论]干旱胁迫下云南松幼苗生长受N元素的限制作用增强,N、P利用效率增加;云南松幼苗C、N、P含量在粗根和细根中的整体变异性比在叶和茎中的高;根系对土壤水分环境变化更为敏感.

目的 优化桑寄生酒蒸炮制工艺,并对其质量进行表征.方法 以扁蓄苷、槲皮苷、槲皮素含量和外观性状评分为评价指标,采用层次分析法-熵权法确定各指标权重,并以各指标综合评分为响应值,采用Box-Behnken响应面法考察料液比(g/mL)、闷润时间、蒸制时间对酒蒸桑寄生炮制工艺的影响,优化最佳炮制工艺,并进行验证.将15批不同产地桑寄生饮片按最佳炮制工艺制备酒蒸桑寄生,并对其质量进行表征.结果 酒蒸桑寄生最佳炮制工艺为取桑寄生饮片100 g,加入黄酒20 mL密封闷润2 h,常压蒸制1 h,取出,于50℃条件下干燥即得.以最佳炮制工艺制得的酒蒸桑寄生表面呈红褐色或棕褐色,其粉末呈深棕色,质地坚硬或脆,易折断,略有酒香气,味涩;茎横切面显微鉴别和薄层色谱鉴别结果同生桑寄生;水分、总灰分、酸不溶性灰分含量分别为3.92%～8.75%、2.27%～5.08%、0.19%～0.82%,水溶性浸出物含量为11.28%～18.56%,醇溶性浸出物含量为3.36%～8.58%,扁蓄苷、槲皮苷和槲皮素的含量分别为0.22～1.64、0.26～2.45、0.01～0.38 mg/g.结论 本研究成功优化了酒蒸桑寄生的炮制工艺,并对其质量进行了表征,可为该饮片的规范化炮制及质量标准建立提供参考.

小黑杨(Populus simonii×P.nigra)是东北地区速生、耐寒、材性优良的树种.为了创制适种范围广、耐旱性状明显改良的林木新种质,利用小黑杨为材料,以干旱胁迫关键响应因子PsnNAC007转录因子为对象,创制了小黑杨过表达OE-PsnNAC007转基因植株.对OE-PsnNAC007转基因植株的生长指标、干旱胁迫适应能力、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、导水率指标、细胞形态和木材组分进行分析.结果显示:与野生型小黑杨相比,转基因植株的生长情况无明显差异,而干旱胁迫成活率提高了26.15%.在干旱胁迫条件下,转基因植株气孔导度减小、蒸腾速率下降、水分利用效率明显提高,植株茎干的导水率损失显著减少.解剖学分析发现,PsnNAC007的过量表达导致植株茎干产生更多、更小的导管细胞,这种细胞特性有利于植株在干旱条件下维持水分连续高效的运输.木材组分分析发现,转基因植株茎干木质素沉积明显增强,构成纤维素、半纤维素的单糖含量均无明显变化.

探究干旱-复水条件下荒漠植物各器官非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrates,NSCs)的动态变化特征对揭示植物抗旱生理机制具有重要意义.以2年生复苏植物红砂为研究对象,通过盆栽称重控水法模拟干旱胁迫,设置适宜水分(AD)、轻度(MD)、中度(SD)和重度(VSD)水分胁迫,测定了干旱胁迫历时0、15、30、45、60d以及复水15 d各器官NSCs含量.结果表明:(1)干旱胁迫下NSCs随胁迫时间的增加而增加,其中,地上部分蔗糖和葡萄糖含量在60 d时达到显著水平,地下根系在30 d时达到显著水平.(2)可溶性糖在茎中升高而叶中降低(0～30d),各器官中可溶性糖转化为叶和根系的淀粉(30～45 d),叶和根系淀粉转化为各器官中可溶性糖(45～60 d).(3)复水后NSCs各组分含量在各器官中均降低,叶和茎恢复指数较粗根和细根大;在轻度胁迫下蔗糖和果糖恢复指数较大,重度下葡萄糖、可溶性糖和淀粉恢复指数较大.综上所述,干旱胁迫下红砂幼苗通过NSCs含量增加提高抗旱能力且根是干旱信号的优先感知器官,同时红砂通过调节不同时期可溶性糖和淀粉相互转化来抵御干旱胁迫,复水后红砂幼苗各器官通过不同程度恢复来修复干旱时产生的栓塞损伤,提高红砂抗旱性.

水分是干旱沙区植被重建和恢复的主要限制性因子,土壤有效水分含量直接影响植物木质部水分运输能力.但是不同水分条件下不同物种、不同年龄木质部水力特性和叶片气体交换的差异以及土壤水分含量对其影响的相关研究目前尚不明确.因此,该研究以10年和30年树龄人工固沙区的柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)和中间锦鸡儿(C.liouana)为实验材料,研究它们在旱季和雨季下水力特性和光合特性的差异及其关系.研究结果表明,树龄对柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿木质部导水率、导水率损失百分比、叶片水势和相对含水量等无显著的影响,而土壤水分含量对其功能性状的影响较显著.树龄和土壤水分含量均对灌木叶片光合作用有显著影响,但在土壤水分条件良好的情况下树龄对其影响不显著.此外,土壤含水量与叶片水分含量和木质部茎比导水率之间呈显著的正相关关系;木质部导水率与叶片水分状态和气孔导度也存在显著的正相关关系,而光合速率与木质部导水率和叶片水分含量存在显著正相关关系,这表明土壤水分含量通过影响木质部导水率和栓塞程度而直接影响了叶片水分状况和光合碳同化能力.总而言之,柠条锦鸡儿和中间锦鸡儿的木质部导水能力和叶片光合碳同化能力显著地响应了土壤水分含量的变化.

近年来亚热带地区极端气候事件热浪发生频率增加,热浪频次及间隔时间的变化使热浪发生的模式及其对植物的胁迫方式更加多样化.高频热浪不仅通过热胁迫影响植物的碳固持速率,还会间接形成水分胁迫造成植物水力结构发生障碍,影响碳水化合物的运输.然而,目前亚热带树木水力结构和非结构性碳水化合物(NSC)对复杂热浪的模式的响应仍不明确.以亚热带主要阔叶树种闽楠(Phoebe bournei)和木荷(Schima superba)苗木为研究对象进行了热浪模拟试验,关注不同热浪频次(单次,两次)及重复热浪间隔时间(短间隔、中间隔、长间隔)对苗木茎部水力结构特征及NSC的影响,使用冲洗法测定水力结构中的导水率(Kh)、最大导水率(Kmax)、比导率(Ks)、木质部栓塞百分数(PLC),使用蒽酮-硫酸比色法测定茎段非结构性碳水化合物含量.结果表明,(1)闽楠和木荷的水力结构和非结构性碳水化合物在树种间存在显著差异;(2)不同热浪频次对闽楠和木荷的Kmax和PLC影响存在显著差异;(3)重复热浪间隔时间变长,木荷茎栓塞减轻,而闽楠茎栓塞增加,且植株栓塞越严重,茎NSC含量越少.总体上,闽楠的水力传输系统对热浪抗性较弱,在热浪后栓塞严重,导水率下降且无法完全恢复,且NSC含量与栓塞程度相关性较弱;而木荷水力传输系统抗性较强,在热浪后导水能力可能恢复至未受干扰水平,且其恢复程度与NSC含量紧密相关.该研究结果表明,高频热浪的发生会显著影响闽楠和木荷苗木茎部的导水能力,且不同间隔时间的重复热浪事件对植物水力结构的影响存在差异性,并且两个亚热带阔叶树种对热浪伴随的高温和水分胁迫的耐受性和耐受机制存在差异.

全球气候突变导致干旱事件频发,进而易引发严重的植物衰退甚至死亡,聚焦植物尤其是树木死亡的生理学机制并期望基于此评估及预测气候变化导致植物死亡风险已成为热点话题.植物通过调整内在生理代谢过程,例如通过调节渗透物质的含量,来平衡渗透势、维持细胞膨压、调节植物激素的信号水平,诱导植物气孔开放程度降低,有利于植物保存水分、调控植物水通道蛋白的表达,进而保持体内水分稳定并对干旱胁迫做出快速响应.这些生理过程中的每一环调节都为了确保水分运输的效率和安全性,增加植物抗旱性以及生态系统稳定性.植物的抗旱性不仅体现在生理代谢方面的调节,还表现在植物水力特性与解剖结构间相辅相成.当植物改变水力特性的同时,其茎叶会在解剖结构上做出调整以满足植物在干旱环境下水分供需平衡,从而降低植物蒸腾水分散失、增强细胞储水并提高生存能力.植物应对水分胁迫的策略通常与水分消耗和碳获取之间的平衡有关,明晰植物水分消耗与光合碳获取间存在平衡关系的性状特征便于更好地理解植物的水分利用策略.然而,植物表现出的任意单一性状特征的强弱都无法代表整个植物适应逆境的优劣,未来只有通过将植物更多性状特征进行相互关联,以具有代表植物水力功能、结构以及与光合能力相关的综合性状为重点,把众多相互关联的性状合理纳入模型系统,才能在大尺度上预测不同植物在干旱环境下的生存风险与生态分布.综述了干旱胁迫下植物生理代谢机制,同时阐述了植物水力特性与解剖结构及光合作用的关系,在现有研究基础上指明植物水力模型发展的重要意义,促进植物综合性状在水力模型与其他模型中的应用.这为评估当前生态系统中植物生存风险以及未来生态系统的健康水平提供依据.

大黄是古今常用的大宗药材,药用部位为其干燥的根和根茎,具有泻实热,破积滞之功效,其根茎粗大,水分含量高,干燥期间的霉烂、变质、变色、糠心等问题对大黄的质量产生重大影响,进一步影响大黄的品质和临床应用.本文通过考证古今本草典籍、各版《中国药典》及现代大黄干燥研究,对大黄干燥方法进行系统分类、归纳及总结,详细阐述大黄由传统的阴干、火干和晒干演变到现代的焙干、熏干及烘干方式;归纳现代干燥方法和趁鲜干燥对大黄品质的影响,通过对比现代先进干燥技术,强调大黄的工业化干燥要结合产地及实际情况;从多角度评价不同的干燥方法对大黄品质的影响,对大黄制定规范化干燥工艺进行讨论与展望,以期为大黄的高效与高质干燥工艺开发提供参考.