全 文 ：文章编号:1004—5570(2003)02-0046-03
细枝赤齿藓(Grythrodontium leptothallum)
水分吸收特征
吴海辉 ,乙 引 ,谢爱林 ,龙 健
(贵州师范大学 生物科学技术系 ,贵州 贵阳 550001)
摘要:研究了细枝赤齿藓(Gry throdontium leptothallum)的水分吸收动力学。结果表明 , 它能吸收其干重 17.32
倍的水分 ,动力学曲线为一条饱和曲线 , 总吸水过程的表观 Km 值和表观 Vmax值分别为 32.36 g 和 15.72 g/ g
DW·min。该吸水过程可分离为外吸水和内吸水 , 其相对应的表观 K m 值和表观 Vmax 值分别为 29.58g、12.
57g/g DW·min 和 53.78 g、3.33 g/ g DW·min。
关 键 词:细枝赤齿藓;水分动力学
中图分类号:949.35 文献标识码:A
Study on water uptake of Grythrodontium leptothallum
WU Hai-hui ,YI Yin ,XIE Ai-lin , LONG Jian
(Department of Bio logical Science and Technolog y , Guizhou Normal University , Guiyang , Guizhou 550001 , China)
Abstract:The water absorption procedure of Grythrodont ium leptothal lum was studied.The re-
sults show ed that the plant can absorb 17.32 times of w ater content of its dry weight.The absorp-
tio n procedure can be described as a saturable dynamic curve w hich can be divided into outer w ater
absorption are 32.36g and 15.72g/g DW·min , 29.58g and 12.57 g/g DW·min , and 53.78g and
3.33g/g DW·min.
Key words:Grythrodont ium leptothal lum ;water uptake kinetics
0 引言
苔藓植物是植物界中的一个重要门类 ,其分布
遍及世界各地。与植物界的其它类群相比 ,该植物
类群种类较少 ,对人类生活的直接影响不大 ,因此 ,
长期以来未受到足够重视 。迄今为止 ,对陆生苔藓
的研究多集中于系统演化 、苔藓区系 、生态群落和
地理分布 、化石 、孢粉学 、形态学以及药用价值开发
等方面[ 1-5] ,仍有很多空白领域急待研究。
苔藓植物的一些种类能忍耐极度干旱 ,生长在
完全光裸的岩石上 。由于它们的生长 ,使土壤水分
不致过分丧失 ,从而保持大气和土壤中一定的湿
度。但是 ,对其水分生理生态的研究比较少 ,且多
停留于定性描述 , 至今未见系统的定量研究报
道[ 2-5] 。对该类群植物水分关系的研究 ,有助于
揭示苔藓吸水规律 ,对于苔藓抗旱机制的研究具有
重要意义 。
细枝赤齿藓广泛分布于我省喀斯特裸露的石
灰岩上 ,抗干旱 ,是研究苔藓水分生理的理想材料 ,
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收稿日期:2002-11-04
作者简介:吴海辉(1979.1-),男 , 在读学生 ,研究方向:植物生理学。
第 21卷 第 2期
2003 年 5 月
贵州师范大学学报(自然科学版)
Journal of Guizhou No rmal University(Natural Sciences)
Vol.21.No.2
May 2003
DOI :10.16614/j.cnki.issn1004-5570.2003.02.014
同时也是贵州某些石漠化地区的优势种之一 。本
文试图通过对该种植物吸水过程和吸水动力学的
研究 ,为我省喀斯特石山改造的实践提供一些理论
依据 。
1 材料和方法
1.1 实验材料
细枝赤齿藓圆条变种(Grythrodont ium lep-
tothallum Nog .var Tereticaule Nog.)采于贵阳花
溪区富家桥裸露石灰岩上 ,采集前 4 天天气晴朗 ,
气温均在 18 ℃以上 。
1.2 实验方法
参照斯拉维克(1986)的方法[ 6] ,将采集的样
品去土和残渣 ,称取 5 g ,平整放在盛有 300 mL 蒸
馏水的 23 cm×15 cm 搪瓷盘中进行吸水试验 。定
时取出 ,称重 ,减去样品鲜重后得总吸水量。然后
用吸水纸迅速将样品表面水分吸干 ,称重 ,减去样
品鲜重后得内吸水量 。以总吸水量减去内吸水量
得外吸水量。在作水分吸收动力学试验时 ,吸水时
间为 30 s。每次试验均重复 3次 ,取其平均值。
2 实验结果
2.1 吸水量与吸水时间的关系
用正常生长状态下的苔藓进行吸水试验 ,测定
了不同吸水时间后其含水量的变化(图 1)。结果
表明 ,细枝赤齿藓可不断吸收水分 ,并在 10 min后
基本达到饱和 ,其饱和含水量为每克苔藓 15.62 g
水分 ,其中 ,饱和外吸水量为 11.80 g ,饱和内吸水
量为 3.82 g ,分别占总吸水量的 75.5%和 24.5%,
分别为植物干重的 13.08倍和 4.24倍 。此外 ,内 、
外吸水过程也存在差异 。外吸水过程在吸水 10
min后可达饱和 ,而内吸水过程需 20 min。虽然如
此 ,外吸水量仍是内吸水量的 3.1倍。
2.2 吸水动力学
通过控制水分加入量 ,进行细枝赤齿藓瞬时水
分吸收的研究(图 2)。结果表明 ,植物水分吸收动
力学曲线是S型饱和曲线 ,它是由两个水分吸收系
统完成的 ,外吸水(吸附水)过程和内吸水过程 。当
外界水分在 25 g 以下时 ,植物水分吸收速度与水
分加入量呈正比;当外界水分增加到 25 g 以上后 ,
植物水分吸收速度逐渐趋于达到最大值 。该动力
学曲线完全符合 M ichaelis-Menten方程 ,可表达
图 1 细枝赤齿藓水分吸收进程
1表示总吸水量;2 表示外吸水量;3 表示内吸水量
为 V = VmaxS /(S +Km)的形式 , 其中 , V 、
Vmax 、S 、Km 分别代表水分吸收速度 、最大水分
吸收速度 、外界水量 M ichaelis-Menten常数 。根
据 Lineweaver-Burk 作图法 ,得到各种吸水过程
的表观 Km 值和表观 Vmax 值。其中 ,总吸水过
程的表观 Km 值和表观 Vmax 值分别为 32.36 g 、
15.72 g/g DW·min(图 3),外吸水过程的表观 Km
值和表观 Vmax 值分别为 29.58 g 和 12.57 g/g
DW·min(图 4),内吸水过程的表观 Km 值和表观
Vmax 值分别为 53.78 g和3.33g/g DW·min(图 5)。
图 2 细枝赤齿藓水分吸收动力学曲线
1 表示总吸水速度;2 表示外吸水速度;
3 表示内吸水速度
3 讨论
土壤干旱和土层瘠薄是贵州喀斯特地区的两
大特征。受人类活动的干扰破坏 ,土壤严重侵蚀 ,
基岩裸露 ,土地退化并出现石漠化现象 ,严重影响
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第 2 期 吴海辉 , 乙 引 ,谢爱林 , 龙 健:细枝赤齿藓(Gry throdontium leptothallum)水分吸收特征
了地区经济的发展。如何恢复生态环境 ,提高农业
生产力已成为当前所面临的主要问题。有关喀斯
特山区生态重建和生态农业发展模式的研究已有
相当多的报道[ 6 ,7] ,其中 ,利用苔藓极强的蓄水能
力和积累尘土的能力 ,在喀斯特石山改造方面具有
很大潜力 。
图 3 细枝赤齿藓总 吸水过程的
Lineweaver-Burk
图 4 细枝赤齿藓外吸水过程的
Lineweaver-Burk 图
图 5 细枝赤齿藓内吸水过程的
Linew eaver-Burk 图
苔藓植物能以一种比较独特的方式适应陆生
生境 ,生长在完全光裸岩石上的苔藓都具有极强的
耐旱力。由于其生长的基质中缺少土壤 ,水分易蒸
发 ,为了适应干旱环境 ,它们形成了一套特有的吸
水和保水机制。虽然其植物体几乎与土壤以相同
的速度丧失水分 ,但当再度遇到潮湿环境时 ,仍能
迅速恢复新陈代谢能力 。细枝赤齿藓圆条变种是
一种岩生藓 ,它能生长于石灰岩上 ,铺满岩石表面 ,
形成藓毯 ,具有很强的蓄水能力。在水源充足的情
况下 ,细枝赤齿藓在 20 min内便可吸水达到饱和 ,
其吸水能力可达到其干重的 17.32倍 ,接近已知吸
水量最大的苔藓植物[ 1] 。这个结果表明 ,细枝赤
齿藓生活所需的水分可能大部分由植物体短期的
吸水过程提供 ,这与种子植物的吸水机制有明显不
同。
苔藓植物没有真正的根 ,只有假根 ,其吸水能
力不可能满足代谢过程所需 ,因此 ,苔藓植物主要
从降雨或流水中获得必需的水分。细枝赤齿藓的
吸水过程可分为内吸水和外吸水。内吸水是吸收
进入植物体内的水分 ,存在于细胞内及植物体内空
隙中 ,可被植物体代谢所直接利用;外吸水是靠毛
细管系统吸入并固定于藓毯各器官表面 、器官之间
空隙的水分 ,只有进入植物体内以后 ,才能为植物
所利用。从图 1结果看 ,外吸水量远比内吸水量大
得多 ,所需时间也较短 ,约为 10 min ,而后 10 min
的吸水主要是内吸水 。由此可以推测 ,植物体代谢
所需的水分较少 , 其水分吸收是一个较缓慢的过
程;但由外吸水过程固着于植物体表面的水分则较
多 ,主要起蓄水作用 ,供植物体长期代谢所需 。
从细枝赤齿藓吸水动力学看出 , Km外 =
29.58 g , Km内=53.78 g , Km外
大得多。植物代谢所需的水分(内吸水)来源于吸
附于植物表面的水分(外吸水),因此 ,只有外吸水
能力强于内吸水 ,植物的代谢过程才能正常进行 ,
同时 ,这也证明了外吸水不属于生理用水 ,其主要
作用在于贮存和保持一定的水分含量 ,以适应随后
的季节性干旱 。
总之 ,细枝赤齿藓为适应岩生环境发育出了独
特的水分利用机制 ,其吸水过程可以分为外吸水和
内吸水两个方面 ,它们在植物的生命活动中起着截
然不同的作用 。
参考文献:
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贵州师范大学学报(自然科学版) 第 21 卷