课题组在温带树种木质部冬季栓塞研究方面取得新进展
温带树种除了进化出较强的木质部冻融栓塞抵抗力以外,一些树种(如桦树、槭树)还可在生长季来临前通过产生正的压力(根压或茎压),将木质部导管内的气栓排出维管系统或者溶解到树液中,从而修复冬季栓塞化导管的水分传输功能。正压机制在一些类群中进化出来以后,很可能使得其水力结构相关的适应性特征发生了较大改变,进而对温带树种的环境适应性产生了重要影响,但是相关研究十分缺乏。基于此,我们选择长白山阔叶红松林中能够产生根压和茎压、只能产生根压和两种压力均不能产生的三个功能类群的典型树种,开展了树木水力结构对比研究。结果表明,不同功能类群间在木质部导水率、对冻融造成的木质部功能损伤的抵抗力、对干旱诱导栓塞的抵抗力这三个重要水力学特征上存在显著差异,而该水力学功能的差异是由于不同功能类群间木质部组织水平(光学解剖)和纹孔水平(扫描电镜)的结构特征存在显著分化(图2)。该研究首次较系统地阐述了纬度较高环境中木质部水分传输效率、对冻融造成的木质部功能损伤的抵抗力、对干旱诱导栓塞的抵抗力三者间较复杂的权衡关系(three-way trade-offs),为探讨温带森林树种的环境适应性提供了新的视角。
该研究成果近期以"Divergent hydraulic strategies to cope with freezing in co-occurring temperate tree species with special reference to root and stem pressure generation"为题在New Phytologist上发表。植物生理生态组硕士研究生殷笑寒为第一作者,郝广友研究员为通讯作者。该工作得到了尊龙凯时人生就是搏z6com"百人计划"项目、国家自然基金委优秀青年基金(31722013)、尊龙凯时人生就是搏z6com前沿重点研究项目(QYZDJ-SSW-DQC027)等的支持。
图1. 长白山针阔混交林常见树种冬季枝条木质部导水率丧失的百分比(PLC),数据来自Niu, Meinzer & Hao 2017 Functional Ecology。
图2. 能够产生根压和茎压(RSP)、只能产生根压(RP)和两种压力均不能产生(NP)的三个功能类群的代表树种的组织水平和纹孔水平木质部的解剖图(Yin, Sterck & Hao 2018 New Phytologist)。
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