【摘要】：氣候變暖已成為全球關注的熱點問題之一。氣候變暖會直接影響物種的生長發(fā)育過程、種間關系、進而影響群落組成乃至生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。與此同時,全球增溫會直接導致地表蒸散過程加強,由此引發(fā)的干旱問題也日益嚴重。以往對樹木如何響應氣候變暖只要是基于雌雄同株植物,而對雌雄異株植物的關注還較少。該類植物由于性別間繁殖成本的不一致,這可能會導致不同性別間的生長或防御隨環(huán)境的變化表現(xiàn)出顯著差異。目前,對雌雄異株植物如何響應環(huán)境變化的研究主要集中在非生物環(huán)境變化方面,而對氣候變暖下該類植物如何應對生物脅迫(尤其是植食性昆蟲)的研究還較少。本文以我國廣泛分布的青楊(Populus cathayana)和滇楊(P.yunnanensis)雌雄植株為研究對象,用紅外增溫加熱管對其模擬增溫和斜紋夜蛾(Spodoptera litura;廣譜性食葉害蟲)幼蟲對其原位取食等手段,測定了不同性別楊樹在增溫或干旱下的生長和防御性狀,探討了在增溫或干旱環(huán)境下不同性別楊樹對害蟲的防御響應與適應規(guī)律,以及這些防御響應機制與植株生長的關系。研究結果不僅可為理解植物的生長、繁殖和防御之間的相互關系提供理論依據(jù),也可為未來氣候變暖下楊樹種群維持乃至楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的構建等提供理論依據(jù)和科學參考。本文的主要結果如下:1.通過比較增溫(+4℃)對土壤水分變化下(自然降水(自然土壤含水量)和補充水致自然土壤含水量)青楊雌、雄植株的生長(形態(tài)、生物量、光合能力)和防御能力的差異,探討增溫后土壤水分變化下的青楊雌雄植株的生長和防蟲規(guī)律。結果顯示:增溫下土壤水分含量變化時,植株生長、光合速率、防御表現(xiàn)都具有性別差異。相比青楊雄株,在各處理組中青楊雌株的總葉面積、葉生物量、總生物量、根生物量、根冠比、根分枝強度顯著更高,而其根平均直徑、葉碳(C)含量顯著更低。與對照相比,增溫降低了雌雄植株的凈光合速率;在增溫不補水(T-W)處理中,雌雄植株的凈光合速率均降低,且雄株的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度(Ci)、氣孔導度(g_(s))、蒸騰速率(E)降低的比雌株更多,但雌雄的瞬時水分利用效率(WUEi)和碳同位素組成(δ~(13)C)均顯著增加,且雌株的WUEi增加量大于雄株,但雌雄植株δ~(13)C增量差異并不大;與雄株相比,雌株具有更高的葉氮(N)含量且更低的碳氮比值(C/N);增溫補水(T+W)處理顯著降低了雌雄植株的WUEi和雌株的δ~(13)C值,而增加了葉的N含量。另一方面,增溫增加了雌雄植株葉片受斜紋夜蛾的取食面積,且增溫不補水卻顯著加大了雌雄植株之間葉片被取食面積的差異且雌株被食葉面積顯著大于雄株葉片,而在增溫補水處理中,雌雄植株葉片的被食葉面積差異不大。增溫不補水處理下蟲干重顯著高于對照和增溫補水的處理,而增溫補水與對照處理下,斜紋夜蛾幼蟲的干重無差異。與對照相比,增溫補水處理顯著增加了青楊雌雄植株葉片的苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、多酚氧化酶(PPO)活性,且青楊雌株比雄株有更高的PAL活性;而增溫不補水顯著降低了雌株葉片的PAL活性、總酚及單寧含量,卻顯著增加了雄株葉片的PPO活性。增溫不補水處理下,雌株葉片的PPO的活性、總酚、單寧均顯著低于雄株。2.比較干旱對滇楊雌、雄植株的生長和防御能力的影響。比較了(1)在水分充足(對照;100%田間持水量(FC))和干旱(40%FC)條件下,滇楊雌雄植株在生長(形態(tài)、光合能力、養(yǎng)分含量)和防御(如葉片中酚類、單寧和類黃酮的含量)性狀的差異;(2)通過去葉(模擬食葉害蟲取食)評估樹木存活率的差異。結果顯示:在干旱條件下,植株生長和光合作用以及植物的防御表現(xiàn)都具有性別差異。與水分充足的條件相比,干旱條件對滇楊雌株的生長和光合作用的抑制作用要大于雄性,并且雌株的葉片防御性狀(如單寧、黃酮類化合物、植食昆蟲所造成的損傷面積)明顯低于雄株。由此,干旱對雌性葉片防御表現(xiàn)的負作用大于雄性,這導致因生殖成本本就不同的雌雄之間兩性差異更大。且在所有的葉子都被摘除后,在干旱條件下,雌性的死亡率高于雄性。
【學位授予單位】：西華師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S792.11
【圖文】：

增溫下斜紋夜蛾對青楊雌(白柱)和雄(灰柱)植株葉片取食面積和幼蟲生長的影響差異Figure3-1DifferencesinfeedingleafareaandgrowthofSpodopteralituratomale(graybar)

增溫對青楊雌(黑柱)和雄(灰柱)植株葉片防御物質(zhì)的影響

【參考文獻】

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