微生境对耐旱石生毛尖紫萼藓水分保持与散失特性的影响

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.02.005

植物研究 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (2): 180-190.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2021.02.005

微生境对耐旱石生毛尖紫萼藓水分保持与散失特性的影响

邱东¹, 张静¹, 吴楠¹^,², 陶冶¹()

^1.中国科学院新疆生态与地理研究所，干旱区生物地理与生物资源重点实验室，乌鲁木齐 830011
^2.鲁东大学资源与环境工程学院，烟台 264025

收稿日期:2020-02-28 出版日期:2021-03-20 发布日期:2021-01-05
通讯作者: 陶冶 E-mail:xishanyeren@163.com
作者简介:邱东(1986—)，女，硕士，助研，主要从事苔藓植物生物学研究。
基金资助:
安徽省自然科学基金项目(1708085MC77);国家自然科学基金项目(41771299);安徽省高校自然科学研究项目(KJ2019A0561)

Effects of Micro-habitats on Water Retention and Loss of a Drought-tolerant Saxicolous Moss Grimmia pilifera

Dong QIU¹, Jing ZHANG¹, Nan WU¹^,², Ye TAO¹()

^1.CAS Key Laboratory of Biogeography and Bioresource in Arid Land，Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011
^2.College of Resources and Environmental Engineering，Ludong University，Yantai 264025

Received:2020-02-28 Online:2021-03-20 Published:2021-01-05
Contact: Ye TAO E-mail:xishanyeren@163.com
About author:QIU Dong(1986—),femal,master,lecturer,engaged in bryophyte biology.
Supported by:
Natural Science Foundation of Anhui Province(1708085MC77);National Natural Science Foundation of China(41771299);Science Foundation of the Anhui Higher Education Institutions of China(KJ2019A0561)

摘要/Abstract

摘要：

毛尖紫萼藓（Grimmia pilifera）是典型石生耐旱藓类，水分是其生存繁衍的关键影响因素。为探究微生境对毛尖紫萼藓水分生理的影响，在安徽省大龙山国家森林公园低山丘陵区选择3种典型微生境（竹林遮蔽S-1，向阳裸岩E，薜荔灌丛遮蔽S-2），对比研究毛尖紫萼藓个体大小、饱和含水量及脱水过程中的含水量指标在不同微生境间的差异性，综合判断微生境对苔藓水分胁迫耐受性的影响及其权衡特征。结果表明：3种微生境毛尖紫萼藓个体大小及饱和含水量差异显著，其中竹林遮蔽生境毛尖紫萼藓具有较小的个体但拥有较高的内、外含水量。向阳裸岩和薜荔灌丛遮蔽生境植株大小及外吸水量接近，但前者内含水量更高。两荫蔽生境苔藓外吸水量是内吸水量的7倍，显著高于向阳裸岩生境的5.8倍。脱水过程中相同时间点向阳裸岩生境苔藓各含水量指标均高于两遮蔽生境，且达到相同含水量的时间差也随脱水进程持续而逐渐增大，这为向阳裸岩生境苔藓的有效光合作用（即相对含水量不低于35%时）及脱水后期的生理和结构调整赢得更多时间。综合而言，向阳裸岩生境毛尖紫萼藓比荫蔽生境具有更强的脱水耐受性，但后者可以通过增加外部吸水量来弥补失水过快的缺陷，这可能是不同微生境毛尖紫萼藓对水分吸收和保持的权衡策略。

关键词: 毛尖紫萼藓, 石生藓类, 耐旱藓类, 脱水时间, 水分胁迫, 胁迫耐受性

Abstract:

The Grimmia pilifera is a typical drought-tolerant saxicolous moss species， and the water is the key factor influencing its survival and reproduction. To explore the effects of micro-habitats to water physiology of G.pilifera， three typical micro-habitats（habitat S-1 is the bare rock shaded by bamboo individuals； habitat E is the exposed rock； habitat S-2 is the bare rock shaded by shrub Ficus pumila） were chosen in the Dalongshan National Forest Park in Anhui Province， then the differences in individual plant size， saturated water content and water content indices of G.pilifera during dehydration in different micro-habitats， and finally the impact of micro-habitats on moss water stress tolerance and trade-off characteristics were comprehensively assessed. It was found that the plant size and saturated water content indices varied significantly among three micro-habitats； there into， the moss plant size in habitat S-1 was low but the internal and external water contents were relatively high； the plant sizes and external water contents in habitat E and habitat S-2 were similar but the external water content was much more higher of the former. The external water contents of moss plants in the two shaded habitats S-1 and S-2 were seven times the internal water contents， and their ratios were notably higher than that in habitat E. The water content indices of G.pilifera in habitat E the same time during dehydration were higher than that in the two shaded habitats， and the time differences reaching the same water content gradually expanded as the dehydration proceeded； thus it won more time for moss plants in habitat E to carry out effective photosynthesis（here the relative water content is not less than 35%） and physiological and structural adjustment during the later dehydration. In total， G.pilifera plants in exposed rocks represented much stronger water stress tolerance than that in shaded rocks， but the later was able to increase the external water to make up the deficiency of rapid water loss. This might be the trade-off strategy of water absorption and retention for G.pilifera lived in different micro-habitats.

Key words: Grimmia pilifera, saxicolous moss, drought-tolerant moss, dehydration time, water stress, stress tolerance

中图分类号:

Q914.84

邱东, 张静, 吴楠, 陶冶. 微生境对耐旱石生毛尖紫萼藓水分保持与散失特性的影响[J]. 植物研究, 2021, 41(2): 180-190.

Dong QIU, Jing ZHANG, Nan WU, Ye TAO. Effects of Micro-habitats on Water Retention and Loss of a Drought-tolerant Saxicolous Moss Grimmia pilifera[J]. Bulletin of Botanical Research, 2021, 41(2): 180-190.

参考文献

1	刘方，王世杰，罗海波，等.喀斯特森林生态系统的小生境及其土壤异质性［J］.土壤学报，2008，45（6）：1055-1062.
1	Liu F，Wang S J，Luo H B，et al.Micro-habitats in karst forest ecosystem and variability of soils［J］.Acta Pedologica Sinica，2008，45（6）：1055-1062.
2	张显强，曾建军，谌金吾，等.石漠化干旱环境中石生藓类水分吸收特征及其结构适应性［J］.生态学报，2012，32（12）：3902-3911.
2	Zhang X Q，Zeng J J，Chen J W，et al.The saxicolous moss's features of absorbing water and its structural adaptability in the heterogeneous environment with rock desertification［J］.Acta Ecologica Sinica，2012，32（12）：3902-3911.
3	张天汉，代玉，王智慧，等.贵州关岭县喀斯特峰丛石漠区苔藓群落生态特征［J］.中国岩溶，2014，33（2）：192-200.
3	Zhang T H，Dai Y，Wang Z H，et al.Ecological characteristic of Bryophyte communities from karst peak cluster rock desertification in Guanling county，Guizhou［J］.Carsologica Sinica，2014，33（2）：192-200.
4	吴玉环，程国栋，高谦.苔藓植物的生态功能及在植被恢复与重建中的作用［J］.中国沙漠，2003，23（3）：215-220.
4	Wu Y H，Cheng G D，Gao Q.Bryophyte’s ecology functions and its significances in revegetation［J］.Journal of Desert Research，2003，23（3）：215-220.
5	王中生，方炎明.常绿阔叶林下石生藓类对森林植被发育的影响［J］.应用生态学报，2003，14（6）：882-886.
5	Wang Z S，Fang Y M.Influences of Petrophytia moss on vegetation development in evergreen broad-leaved forest［J］.Chinese Journal of Applied Ecology，2003，14（6）：882-886.
6	田维莉，孙守琴.苔藓植物生态功能研究新进展［J］.生态学杂志，2011，30（6）：1265-1269.
6	Tian W L，Sun S Q.Ecological functions of bryophyte：recent research progress［J］.Chinese Journal of Ecology，2011，30（6）：1265-1269.
7	Goffinet B，Shaw A J.Bryophyte biology［M］.New York：Cambridge University Press，2009.
8	张显强，张来，何跃军，等.喀斯特石漠结皮细尖鳞叶藓的吸水机制及耐旱适应性［J］.生态学报，2010，30（12）：3108-3116.
8	Zhang X Q，Zhang L，He Y J，et al.Water uptake mechanism and desiccation-tolerant adaptation of Taxiphyllum aomoriense crust in karst rocky desertification［J］.Acta Ecologica Sinica，2010，30（12）：3108-3116.
9	魏美丽，张元明.脱水对生物结皮中齿肋赤藓光合色素含量和叶绿体结构的影响［J］.中国沙漠，2010，30（6）：1311-1318.
9	Wei M L，Zhang Y M.Effects of dehydration on photosynthetic pigment content and chloroplast ultrastructure of Syntrichia caninervis in biological soil crusts［J］.Journal of Desert Research，2010，30（6）：1311-1318.
10	Li Y，Wang Z B，Xu T H，et al.Reorganization of photosystem II is involved in the rapid photosynthetic recovery of desert moss Syntrichia caninervis upon rehydration［J］.Journal of Plant Physiology，2010，167（16）：1390-1397.
11	沙伟，张梅娟，刘博，等.毛尖紫萼藓抗旱相关基因Gp-LEA的克隆与表达分析［J］.西北植物学报，2013，33（9）：1724-1730.
11	Sha W，Zhang M J，Liu B，et al.Cloning and expression analysis of drought-tolerance related gene Gp-LEA in Grimmia pilifera［J］.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica，2013，33（9）：1724-1730.
12	Tao Y，Zhang Y M.Effects of leaf hair points of a desert moss on water retention and dew formation：implications for desiccation tolerance［J］.Journal of Plant Research，2012，125（3）：351-360.
13	Pan Z，Pitt W G，Zhang Y M，et al.The upside-down water collection system of Syntrichia caninervis［J］.Nature Plants，2016，2（7）：16076.
14	Zhang Y M，Chen J，Wang L，et al.The spatial distribution patterns of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert，Northern Xinjiang，China［J］.Journal of Arid Environments，2007，68（4）：599-610.
15	卜崇峰，杨建振，张兴昌.毛乌素沙地生物结皮层藓类植物培育试验研究［J］.中国沙漠，2011，31（4）：937-941.
15	Bu C F，Yang J Z，Zhang X C.Cultivation experiment of moss plants from biological soil crusts in Mu Us Sandy Land［J］.Journal of Desert Research，2011，31（4）：937-941.
16	尹本丰，张元明.荒漠区不同微生境下齿肋赤藓对一次降雪的生理生化响应［J］.植物生态学报，2014，38（9）：978-989.
16	Yin B F，Zhang Y M.Physiological and biochemical responses of Syntrichia caninervis at a snowfall event in different desert habitats［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2014，38（9）：978-989.
17	李茜倩，尹本丰，张元明.不同微生境下齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）生理生化特性对不同季节的响应［J］.生态学报，2018，38（6）：2092-2100.
17	Li X Q，Yin B F，Zhang Y M.The response of Syntrichia caninervis physiological and biochemical characteristics to different microhabitats and seasons［J］.Acta Ecologica Sinica，2018，38（6）：2092-2100.
18	黎兴江.中国苔藓志：第3卷［M］.北京：科学出版社，2000：16-17.
18	Li X J.Flora bryophytarum sinicorum：vol.3［M］.Beijing：Science Press，2000：16-17.
19	王曼，沙伟，张梅娟，等.高温胁迫对毛尖紫萼藓生理生化特性的影响［J］.基因组学与应用生物学，2015，34（6）：1290-1295.
19	Wang M，Sha W，Zhang M J，et al.Effects of high temperature stress on the physiological and biochemical characteristics in Grimmia pilifera［J］.Genomics and Applied Biology，2015，34（6）：1290-1295.
20	宋晓宏，沙伟，金忠民，等.毛尖紫萼藓GpAPX的克隆和信息学分析及其在植株干旱与复水下的表达分析［J］.南京农业大学学报，2012，35（2）：51-58.
20	Song X H，Sha W，Jin Z M，et al.Cloning，bioinformatics analysis and expression analysis of GpAPX during dehydration and rehydration in Grimmia pilifera［J］.Journal of Nanjing Agricultural University，2012，35（2）：51-58.
21	刘博，沙伟，张梅娟，等.毛尖紫萼藓GpUCH基因克隆及表达分析［J］.植物分类与资源学报，2014，36（3）：358-364.
21	Liu B，Sha W，Zhang M J，et al.Cloning and expression analysis of GpUCH gene in Grimmia pilifera［J］.Plant Diversity and Resources，2014，36（3）：358-364.
22	Li M M，Li Y H，Zhao J Y，et al.GpDSR7，a novel E3 ubiquitin ligase gene in Grimmia pilifera is involved in tolerance to drought stress in Arabidopsis［J］.PLoS One，2016，11（5）：e0155455.
23	衣艳君，刘家尧.毛尖紫萼藓（Grimmia pilifera P.Beauv）PSⅡ光化学效率对脱水和复水的响应［J］.生态学报，2007，27（12）：5238-5244.
23	Yi Y J，Liu J Y.Photochemical analysis of PSⅡ in response to dehydration and rehydration in moss Grimmia pilifera P.Beauv［J］.Acta Ecologica Sinica，2007，27（12）：5238-5244.
24	龙朝波，张朝晖.喀斯特石漠化山区苔藓植物水分吸收特征［J］.水土保持通报，2015，35（2）：350-354.
24	Long C B，Zhang Z H.Water absorption characteristics of bryophytes in karst rocky desertification area［J］.Bulletin of Soil and Water Conservation，2015，35（2）：350-354.
25	党成强，李宗峰，陈淼，等.石生南亚毛灰藓在不同温度和干旱条件下的生理生化特性［J］.植物科学学报，2018，36（3）：393-401.
25	Dang C Q，Li Z F，Chen M，et al.Physiological and biochemical characteristics of epilithic moss Homomallium simlaense（Mitt.） Broth.Mitt under high temperature and drought stress［J］.Plant Science Journal，2018，36（3）：393-401.
26	张显强，李超，王世杰，等.喀斯特石生穗枝赤齿藓抗氧化防御系统对干旱胁迫的响应［J］.广西植物，2015，35（2）：200-205.
26	Zhang X Q，Li C，Wang S J，et al.Responses of antioxidant defense system of Erythrodoutium juluceum to drought stress in rocky desertification of karst areas［J］.Guihaia，2015，35（2）：200-205.
27	蒋丽雅，江顺利，汪振宇，等.黄山松自然状态下感染松材线虫病的初步调查［J］.安徽农业大学学报，2006，33（1）：5-8.
27	Jiang L Y，Jiang S L，Wang Z Y，et al.Preliminary investigation on Pinus taiwanensis infected by Bursaphelenchus xylophilus in natural state［J］.Journal of Anhui Agricultural University，2006，33（1）：5-8.
28	Proctor M C F，Oliver M J，Wood A J，et al.Desiccation–tolerance in bryophytes：a review［J］.The Bryologist，2007，110（4）：595-621.
29	Oliver M J，Velten J，Mishler B D.Desiccation tolerance in bryophytes：a reflection of the primitive strategy for plant survival in dehydrating habitats？［J］.Integrative and Comparative Biology，2005，45（5）：788-799.
30	尹本丰，张元明，娄安如.灌丛移除对荒漠齿肋赤藓越冬过程中生理生化特性的影响［J］.植物生态学报，2016，40（7）：723-734.
30	Yin B F，Zhang Y M，Lou A R.Impacts of the removal of vascular plants on physiological and biochemical characteristics of Syntrichia caninervis during winter season in a temperate desert［J］.Chinese Journal of Plant Ecology，2016，40（7）：723-734.
31	许红梅，尹本丰，李进，等.采自不同微生境的齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）沙培植株生长与叶形态差异［J］.中国沙漠，2015，35（2）：373-379.
31	Xu H M，Yin B F，Li J，et al.Comparison of growth and leaf morphological characters of sand-cultivated shoots of Syntrichia caninervis sampled from two different microhabitats［J］.Journal of Desert Research，2015，35（2）：373-379.
32	朱秉坚，尹本丰，张元明.不同微生境下齿肋赤藓（Syntrichia caninervis）非结构性碳水化合物含量的季节动态［J］.中国沙漠，2017，37（2）：268-275.
32	Zhu B J，Yin B F，Zhang Y M.Seasonal dynamics of non-structural carbohydrates contents of Syntrichia caninervis among different microhabitats［J］.Journal of Desert Research，2017，37（2）：268-275.
33	陶冶，张元明，吴楠，等.生物结皮中齿肋赤藓叶片毛尖对植株含水量及水分散失的影响［J］.干旱区地理，2011，34（5）：800-808.
33	Tao Y，Zhang Y M，Wu N，et al.Effects of leaf hair points of the moss Syntrichia caninervis Mitt.on plant water content and water loss in biological soil crusts in Gurbantunggut Desert，northwestern China［J］.Arid Land Geography，2011，34（5）：800-808.

[1]	宋晓宏;沙伟. 毛尖紫萼藓超氧化物歧化酶基因GpSOD*的克隆及表达分析[J]. 植物研究, 2014, 34(5): 655-663.
[2]	刘亚丽;王庆成*;杨远彪. 水分胁迫对脂松幼苗叶绿素荧光特征的影响[J]. 植物研究, 2011, 31(2): 175-179.
[3]	刘亚丽;王庆成*;刘爽;杨远彪;彭红梅;郝龙飞. 水分胁迫对脂松苗木针叶质膜透性和保护酶活性的影响[J]. 植物研究, 2011, 31(1): 49-55.
[4]	宋晓宏;沙伟*;林琳;王桂云;张艳馥;金忠民. 毛尖紫萼藓干旱胁迫cDNA文库的构建[J]. 植物研究, 2010, 30(6): 713-717.
[5]	邱宗波;孙立;李金亭;魏改改;岳明. 外源过氧化氢对小麦水分胁迫伤害的防护作用研究[J]. 植物研究, 2010, 30(3): 294-298.
[6]	夏莹莹;毛子军*;马立祥;陈　婕. 水分条件对红松和西伯利亚红松针叶脯氨酸与叶绿素含量的影响[J]. 植物研究, 2008, 28(3): 330-335.
[7]	敖　红;张　羽. 水分胁迫对云杉光合特性的影响[J]. 植物研究, 2007, 27(4): 445-448.
[8]	赵黎芳, 张金政, 张启翔, 石雷, 鲁韧强. 水分胁迫下扶芳藤幼苗保护酶活性和渗透调节物质的变化[J]. 植物研究, 2003, 23(4): 437-442.
[9]	孙国荣, 阎秀峰, 刘波, 李春生, 邵占文. 烤烟旺长期气孔和非气孔限制对水分胁迫的反应[J]. 植物研究, 2002, 22(2): 179-183.
[10]	孙国荣, 刘波, 赵光伟, 刘德玉, 阎秀峰. 烤烟伸根期的光合特性及其对土壤水分的响应[J]. 植物研究, 2002, 22(1): 46-50.

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