氣候變化背景下,植物的地理分布格局以及動(dòng)態(tài)一直是生態(tài)學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。盡管當(dāng)前研究普遍認(rèn)為低溫脅迫是限制植物緯度及海拔分布界限的最重要生態(tài)因子,但其受限的生理生態(tài)機(jī)理并不清楚,因而無(wú)法準(zhǔn)確解釋氣候變暖下植物分布的擴(kuò)張或縮小現(xiàn)象。揭示植物對(duì)低溫適應(yīng)的生理生態(tài)機(jī)理和進(jìn)化特征,是理解植被分布格局對(duì)氣候變化響應(yīng)以及預(yù)測(cè)種群遷移的首要問(wèn)題。本研究以在我國(guó)不同緯度和海拔的廣布種入侵植物一年蓬(Erigeron annuus)及歸化種小蓬草(Conyza canadensis)為研究材料,取代森林喬木等常用物種,以克服傳統(tǒng)生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)所涉及的時(shí)間和空間尺度問(wèn)題。利用生長(zhǎng)室培養(yǎng)、低溫處理和極端寒冷事件模擬等方法,分析不同緯度及海拔植物材料的耐凍性漸變特征,探討耐凍性在進(jìn)化背景不同的植物地理分布及擴(kuò)展中的作用機(jī)理。主要結(jié)果如下:(1)隨著緯度的升高,一年蓬與小蓬草的過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)均有降低的趨勢(shì),且常溫條件下,一年蓬的過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)高于小蓬草,但經(jīng)低溫馴化后,一年蓬低于小蓬草。說(shuō)明兩植物的過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)變化與緯度有關(guān),而且一年蓬的低溫敏感性強(qiáng)于小蓬草,經(jīng)過(guò)低溫馴化后具備更強(qiáng)的適應(yīng)能力,能夠快速調(diào)節(jié)以增強(qiáng)耐寒性應(yīng)對(duì)低溫脅迫,可能有繼續(xù)向北方更為寒冷的地區(qū)蔓延的趨勢(shì)。采樣點(diǎn)最低溫度同樣是影響兩種植物過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)的氣候因素。隨著海拔的升高,植物的過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)顯著降低,常溫條件下,低海拔植物過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)顯著高于高海拔地區(qū)植物,但經(jīng)過(guò)低溫馴化處理后,低海拔植物過(guò)冷卻點(diǎn)與結(jié)冰點(diǎn)顯著低于高海拔地區(qū)植物。說(shuō)明低海拔地區(qū)植物低溫敏感性強(qiáng)于高海拔地區(qū),低海拔地區(qū)植物擁有快速適應(yīng)低溫環(huán)境的能力,能通過(guò)快速調(diào)整抗寒機(jī)制,更加適應(yīng)低溫環(huán)境,使耐寒性有顯著的提高。(2)隨著緯度的增加,常溫與馴化處理后植物的細(xì)胞膜損傷程度的變化不顯著,但經(jīng)低溫馴化處理后,一年蓬細(xì)胞膜損傷程度有所降低,而小蓬草細(xì)胞膜損傷程度并未發(fā)生變化,說(shuō)明一年蓬的細(xì)胞膜系統(tǒng)更具快速適應(yīng)寒冷環(huán)境的能力。(3)隨著緯度的增加,常溫與馴化處理后植物的光合系統(tǒng)損傷程度的變化不顯著,但經(jīng)低溫馴化處理后,小蓬草光合系統(tǒng)損傷程度有所降低,而一年蓬光合系統(tǒng)損傷程度并未發(fā)生變化,說(shuō)明小蓬草的光合系統(tǒng)更具快速適應(yīng)寒冷環(huán)境的能力。隨著緯度的增加,兩種植物的低溫敏感性有所增強(qiáng),細(xì)胞膜系統(tǒng)與光合系統(tǒng)變化均不顯著,隨著海拔的升高,小蓬草的低溫敏感性同樣有所增強(qiáng);低溫馴化后,一年蓬的低溫敏感性及細(xì)胞膜系統(tǒng)耐寒性強(qiáng)于小蓬草,光合系統(tǒng)抗寒性弱于小蓬草。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：Q948
【部分圖文】：

沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文173.2結(jié)果與分析3.2.1生境氣候數(shù)據(jù)分析圖3-1采樣點(diǎn)基礎(chǔ)氣候數(shù)據(jù)Figure3-1Samplingpointbasicclimatedata圖3-1為1981-2018十年間，各采樣點(diǎn)的基礎(chǔ)氣候數(shù)據(jù)，包括年均溫、1月月均溫、最低溫度和最大積雪深度。由圖3-1可知，南起上海北至露水河，隨著采樣點(diǎn)緯度的升高，年均溫、1月月均溫、年最低溫度都呈降低的趨勢(shì)，最大積雪深度呈增加的趨勢(shì)。十年間，上海的年均溫較露水河地區(qū)的年均溫高11.9℃，1月月均溫高出22.4℃，最低溫度則是露水河地區(qū)較于上海地區(qū)低36℃，最大積雪深度隨著緯度的增加呈現(xiàn)增厚的趨勢(shì)，阜新地區(qū)積雪量略有降低。說(shuō)明隨著緯度的升高，各地整體溫度呈降低的趨勢(shì)。

不同緯度的小蓬草過(guò)冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)處理前后的多重比較

圖 3- 2 不同緯度的小蓬草過(guò)冷卻點(diǎn)和結(jié)冰點(diǎn)處理前后的多重比較 Figure 3- 2 Multiple comparisons of Supercooling points and freezing points of Conyza canadensis at different latitudes before and after treatment
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