中文摘要：

喀斯特地区土壤的高钙含量是影响该地区植被的重要环境因素之一。喀斯特地区的优势植物对土壤的高钙环境具有很强的适应能力。国内外对植物适应喀斯特环境的研究主要集中在传统生态学和种群生态学范畴；而对植物适应高钙的分子机制研究尚局限于遗传模式植物拟南芥。本项目将调查喀斯特地区适应高钙环境的植物，结合水培模拟实验来研究其适应高钙的形态生理特征与它们在钙的吸收、运输和贮存方面存在的差异，分析其适应高钙的不同方式；通过对不同的喀斯特植物的基因表达谱研究找出参与钙的吸收、运输和贮存的基因；通过植物在喀斯特地区不同样地的种群间的表达差异和形态生理特征的相关性分析，从不同适钙方式植物的基因表达差异的角度揭示其适应高钙的可能机制。不仅可增加对于植物逆境适应机制的理论认识，也可应用于喀斯特山地石漠化治理和该地区作物品种培育，有助于加快喀斯特地区生态重建和提高该地区农业生产和人民生活水平。

结论摘要：

喀斯特地区土壤的高钙含量是影响该地区植被的重要环境因素之一。本项目针对喀斯特山地石漠化治理和该地区作物品种培育的理论需求进行研究，并获得以下主要研究结果 1. 在前期广泛调查了喀斯特地区植物近50个物种的基础上,重点测定了16种植物土壤交换性钙和水溶性钙含量、根和地上部的钙含量，发现喀斯特植物耐钙阈值不同，吊石苣苔可以在钙含量达到3000 mg/kg的土壤上生长，而同科植物旋蒴苣苔分布地点的钙含量最高仅达到2000 mg/kg的土壤上生长。 2. 选择苦苣苔科吊石苣苔和旋蒴苣苔为代表性植物进行砂培，测定不同浓度外源钙对植物地上部分和地下部分钙含量、分布与贮存形式以及对植物生长、光合和蒸腾等生理指标的影响，发现旋蒴苣苔在接近阈值范围的外源钙处理下，地上部钙含量上升，叶绿素、气孔导度、蒸腾速率和地下部钙含量不变；而吊石苣苔在接近阈值范围的外源钙处理下，地上部钙含量、净光合作用、叶绿素和含水量不变，而地下部钙含量上升。 3. 利用同位素45Ca示踪技术、X-ray能谱分析和荧光标记方法对不同浓度外源钙处理条件下，钙在喀斯特适生植物吊石苣苔和旋蒴苣苔不同器官和组织中的分布进行定量分析，探讨了这两种植物在钙的吸收、运输、贮存、分布等方面的差异，确定了吊石苣苔和旋蒴苣苔钙的主要存储部位和细胞。 4. 利用转录组方法从旋蒴苣苔叶片中鉴定了若干编码钙结合蛋白的基因。这些研究结果表明旋蒴苣苔对高钙土壤的适应主要依赖于其根系的吸收控制，和地上部细胞对较高水平钙的耐受性，而吊石苣苔对高钙土壤的适应除表现在根系的吸收控制和植物细胞对高水平钙的耐受性外，还可以通过诱导气孔关闭而降低蒸腾，从而减少Ca2+由根系向地上部运输的动力而将钙贮藏于根中，进一步提高对土壤中钙的适应范围。本项研究揭示了喀斯特地区植物适应高钙土壤的不同机制，增进了对于植物逆境适应机制的了解，为喀斯特山地石漠化治理和该地区作物品种培育提供了理论基础；为提高农作物和生态植物的抗高钙分子育种指明了方向，有助于加快喀斯特地区生态重建和提高该地区农业生产和人民生活水平。