【摘要】：碳(C)、氮(N)和磷(P)是生物體中核酸、蛋白質(zhì)和碳水化合物等生物分子的主要組成元素,對植物的生長代謝過程至關(guān)重要。大量研究發(fā)現(xiàn),植物代謝速率與植物C、N、P元素化學(xué)計(jì)量之間存在明顯的定量關(guān)系,同時(shí)代謝反應(yīng)是植物適應(yīng)環(huán)境脅迫的重要途徑,與環(huán)境變化也存在顯著的相關(guān)性。因此,本文選擇濱海濕地潮上帶和潮間帶的鹽地堿蓬為研究對象,以生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)和代謝組學(xué)為手段,探尋不同脅迫條件下鹽地堿蓬的適應(yīng)機(jī)制。為理解濕地植物響應(yīng)氣候變化的生態(tài)對策提供理論基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支撐。主要研究結(jié)果如下:(1)鹽地堿蓬在不同生境中地上部分的相對生長速率(RGR)都高于地下部分,潮上帶的RGR都高于潮間帶,且潮間帶土壤中鹽含量顯著高于潮上帶,表明水淹及高鹽度脅迫會(huì)對鹽地堿蓬的生長及生物量分配產(chǎn)生影響;不同生境鹽地堿蓬的生物量分配策略有顯著差異,潮間帶的葉比重、根比重和根冠比顯著高于潮上帶,而莖比重則相反,這與潮上帶鹽地堿蓬植株高大的表型特征相一致。(2)潮上帶葉片中N、P含量高于根,而潮間帶卻相反,表明鹽地堿蓬在不同生境條件下營養(yǎng)元素的分配策略不同;潮上帶根、莖、葉中N、P含量及N/P比值都顯著高于潮間帶,而潮間帶土壤中的N、P含量也顯著高于潮上帶,表明不同生境下鹽地堿蓬C/N/P比值的差異來自于N、P吸收策略和利用效率的差異;不同生境下葉片的N/P比值都大于限制性養(yǎng)分的臨界閾值16,表明本研究區(qū)域內(nèi)植物的生長可能主要受到P元素的限制。(3)利用UHPLC-QTOF/MS對不同生境鹽地堿蓬葉片和根中的代謝產(chǎn)物進(jìn)行分離和鑒定,最終得到57種差異代謝物。糖類是植物光合作用的主要產(chǎn)物,在不同生境根中的含量顯著高于葉片,這種分配方式不僅可以起到支持和固定作用,也可以使鹽地堿蓬從周圍環(huán)境中汲取更多養(yǎng)分促進(jìn)其生長;氨基酸(谷氨酰胺、D-脯氨酸、苯丙氨酸等)在潮上帶葉片中的含量都顯著高于潮間帶,與潮上帶葉中N、P含量高的結(jié)果一致;甜菜堿、D-脯氨酸、膽堿等是鹽地堿蓬吸收、適應(yīng)土壤的高鹽度所產(chǎn)生的主要代謝物,而蔗糖、麥芽糖、甘露糖等可溶性糖是鹽地堿蓬適應(yīng)水淹脅迫產(chǎn)生的主要代謝物。(4)利用主成分分析對不同生境下鹽地堿蓬不同器官中的元素化學(xué)計(jì)量和差異代謝物進(jìn)行相關(guān)分析。N/P比值與抗鹽相關(guān)的代謝物含量呈正相關(guān),C/N、C/P比值與富C代謝物(脂類等)呈正相關(guān),表明C/N、C/P與植物的C獲取策略顯著正相關(guān);不同生境鹽地堿蓬的葉片可以利用甜菜堿調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓,吸收并利用Na~+,適應(yīng)鹽脅迫的環(huán)境;潮上帶鹽地堿蓬物質(zhì)的分配相對均衡,而潮間帶將更多的物質(zhì)(代謝物、y營養(yǎng)元素等)分配到根,這又進(jìn)一步解釋了不同生境不同器官(葉片和根)C-N、C-P的耦合關(guān)系;甜菜堿、膽堿、4-氨基丁酸以及N/P在潮間帶根中含量低于潮上帶,表明水淹脅迫可能會(huì)減弱鹽脅迫對鹽地堿蓬造成的影響。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q948
【圖文】：

本研究技術(shù)路線圖

圖 2.1 研究區(qū)域及采樣點(diǎn)位置圖Fig. 2.1 Location maps of the study area and the sampling points2.2 樣品的采集及預(yù)處理本文研究所需的樣品收集于 2018 年 7-8 月，研究區(qū)域?qū)儆谏綎|省黃河三角洲，在研究區(qū)域內(nèi)分別選擇潮上帶和潮間帶鹽地堿蓬為優(yōu)勢物種的群落作為采樣區(qū)域，潮上帶和潮間帶生長的鹽地堿蓬表型差異較大，如圖 2.2 所示，在潮間帶沿海岸帶方向每隔 10m 設(shè)置一個(gè) 1×1m 的樣方，潮間帶和潮上帶分別選擇 6 個(gè)樣方。然后用鐵鍬將樣方內(nèi)的所有植物挖出，并將植物根部土壤剝離，放入紙袋中編號，然后用土壤采集器采集植物下方 0-10 cm、10-20 cm、20-30 cm 三個(gè)土層的土壤樣品，裝入自封袋內(nèi)編號并帶回實(shí)驗(yàn)室。采集的植物樣品用蒸餾水清洗掉根部殘留泥土，并把植物表面沖洗干凈，然后將根、莖、葉進(jìn)行分離，分別裝入紙袋放入烘箱，在 105℃下殺青 30min，然后在 65℃下烘干至恒重；采集的土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干至恒重，除去石塊，動(dòng)、植物殘?bào)w等雜質(zhì)，用球磨機(jī)對土壤和植物樣品進(jìn)行研磨，然后過 100 目尼龍篩，過篩后的樣品裝入自封袋

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本文編號：2723234