十字花科沙芥属是蒙古高原沙地特有属,集中分布于蒙古高原的阿拉善、鄂尔多斯地区。该课题在苗期盆栽干旱胁迫、自然生境多因子胁迫及田间人工栽培条件下,主要从沙芥属植物适应干旱、耐风蚀沙埋、抗病虫的自身生物学特性(生活史及物候期、幼苗生长速度及生长建模与预测、根系特征(类型、形态、根量)、传粉方式等)、超微结构、生理生化机能(渗调物、ABA、氧自由基清除系统等)、病虫害种类及危害程度、染色体结构、种子繁育、沙芥组培快繁体系建立等方面的研究,来探明其濒危机理及保护生物学。该课题填补了沙芥属植物的研究空白,不仅为恢复生物多样性,而且在防风固沙的同时生产无污染有机蔬菜提供技术支持,提出保护和发展的科学策略,使这一适应干旱、荒漠、沙地严酷气候环境的十字花科最进化的类群,扎根于沙地,变荒漠为绿洲,实现真正的农业可持续发展。该课题研究势在必行,不仅有重要的理论意义,且有重大的生态意义及广阔的应用前景。
该课题主要从耐风蚀沙埋、适应干旱、传粉生物学、病虫害发生及繁育技术等方面开展了十字花科沙芥属蔬菜植物(沙芥和斧翅沙芥)濒危机理及保护生物学研究。发现沙芥种子萌发耐低温能力强于斧翅沙芥种子,而耐高温能力则相反;研究了幼苗地上、地下生长指标的数学模拟及沙埋深度对种子萌发、成苗、生长的影响,发现了两个种地上、地下生长和物质分配比例的差异性,可能与一年、二年生植株的耐沙埋能力相关;研究了干旱胁迫下幼苗抗氧化酶系统、激素、膜质脂肪酸、酚酸等应答反应,揭示了斧翅沙芥幼苗抗旱性强于沙芥;观察了叶表皮等超微结构,发现具有抗旱特征的条形包状细胞,且气下陷。掌握了开花日动态及与温、湿度的关系,发现沙芥在沙漠自然生境区开花高峰期比人工驯化栽培区延迟近2 h,确定了沙芥和斧翅沙芥传粉特性、传粉媒介,发现本属植物花粉在自然状态下存活时间较短;调查了自然生境和人工栽培田病虫害情况,发现斧翅沙芥较沙芥易感白粉病,二年生植株害虫严重。初步提出了采种、栽培的技术方案,并初步建立了沙芥的快繁休系。研究生10人获硕士学位,发表论文7篇。参加国际会议1次,全国会议15次。