《喀斯特地區植物適應高鈣方式的多樣性及分子基礎》是鄧馨為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：喀斯特地區植物適應高鈣方式的多樣性及分子基礎
- 項目類別 ：面上項目
- 項目負責人：鄧馨
- 依託單位 ：中國科學院植物研究所
結題摘要,項目摘要,
結題摘要
喀斯特地區土壤的高鈣含量是影響該地區植被的重要環境因素之一。本項目針對喀斯特山地石漠化治理和該地區作物品種培育的理論需求進行研究，並獲得以下主要研究結果： 1. 在前期廣泛調查了喀斯特地區植物近50個物種的基礎上,重點測定了16種植物土壤交換性鈣和水溶性鈣含量、根和地上部的鈣含量，發現喀斯特植物耐鈣閾值不同，吊石苣苔可以在鈣含量達到3000 mg/kg的土壤上生長，而同科植物旋蒴苣苔分布地點的鈣含量最高僅達到2000 mg/kg的土壤上生長。 2. 選擇苦苣苔科吊石苣苔和旋蒴苣苔為代表性植物進行砂培，測定不同濃度外源鈣對植物地上部分和地下部分鈣含量、分布與貯存形式以及對植物生長、光合和蒸騰等生理指標的影響，發現旋蒴苣苔在接近閾值範圍的外源鈣處理下，地上部鈣含量上升，葉綠素、氣孔導度、蒸騰速率和地下部鈣含量不變；而吊石苣苔在接近閾值範圍的外源鈣處理下，地上部鈣含量、淨光合作用、葉綠素和含水量不變，而地下部鈣含量上升。 3. 利用同位素45Ca示蹤技術、X-ray能譜分析和螢光標記方法對不同濃度外源鈣處理條件下，鈣在喀斯特適生植物吊石苣苔和旋蒴苣苔不同器官和組織中的分布進行定量分析，探討了這兩種植物在鈣的吸收、運輸、貯存、分布等方面的差異，確定了吊石苣苔和旋蒴苣苔鈣的主要存儲部位和細胞。 4. 利用轉錄組方法從旋蒴苣苔葉片中鑑定了若干編碼鈣結合蛋白的基因。 這些研究結果表明旋蒴苣苔對高鈣土壤的適應主要依賴於其根系的吸收控制，和地上部細胞對較高水平鈣的耐受性，而吊石苣苔對高鈣土壤的適應除表現在根系的吸收控制和植物細胞對高水平鈣的耐受性外，還可以通過誘導氣孔關閉而降低蒸騰，從而減少Ca2+由根系向地上部運輸的動力而將鈣貯藏於根中，進一步提高對土壤中鈣的適應範圍。 本項研究揭示了喀斯特地區植物適應高鈣土壤的不同機制，增進了對於植物逆境適應機制的了解，為喀斯特山地石漠化治理和該地區作物品種培育提供了理論基礎；為提高農作物和生態植物的抗高鈣分子育種指明了方向，有助於加快喀斯特地區生態重建和提高該地區農業生產和人民生活水平。
項目摘要
喀斯特地區土壤的高鈣含量是影響該地區植被的重要環境因素之一。喀斯特地區的優勢植物對土壤的高鈣環境具有很強的適應能力。國內外對植物適應喀斯特環境的研究主要集中在傳統生態學和種群生態學範疇；而對植物適應高鈣的分子機制研究尚局限於遺傳模式植物擬南芥。本項目將調查喀斯特地區適應高鈣環境的植物，結合水培模擬實驗來研究其適應高鈣的形態生理特徵與它們在鈣的吸收、運輸和貯存方面存在的差異，分析其適應高鈣的不同方式；通過對不同的喀斯特植物的基因表達譜研究找出參與鈣的吸收、運輸和貯存的基因；通過植物在喀斯特地區不同樣地的種群間的表達差異和形態生理特徵的相關性分析，從不同適鈣方式植物的基因表達差異的角度揭示其適應高鈣的可能機制。不僅可增加對於植物逆境適應機制的理論認識，也可套用於喀斯特山地石漠化治理和該地區作物品種培育，有助於加快喀斯特地區生態重建和提高該地區農業生產和人民生活水平。
