岷江冷杉通过调整韧皮部和木质部比值适应高海拔生境
作者:贡嘎山站      更新时间:2022-1-14 09:25:37
          

树线是树木适应高海拔生境形成的分布上线,目前主要有资源限制假说和生长限制假说解释树线形成机制。其中,生长限制假说认为低温限制细胞分裂和组织分化的。基于生长限制假说,植物解剖结构对于理解树木适应高海拔生境至关重要。

木质部和韧皮部耦合形成的运输系统决定着器官间的源汇关系,其中木质部负责从根部向叶片运输水分和矿质营养,由水势梯度驱动;韧皮部负责从叶片向根部主动运输糖类,由渗透压驱动。在高海拔地区,低温会减小叶片和土壤间的水势梯度,进而降低木质部的水分运输能力;同时,低温会增加糖类的粘稠度进而降低韧皮部的糖类运输能力。树木为了维持茎叶间的水分和糖类的功能平衡,适应高海拔低温环境,可能会增加单位叶面积的木质部和韧皮部面积,提高水分和糖类的运输能力,以维持其生存和生长。但该假说有待证实。

研究了2600m、2900m、3200m三个海拔梯度上岷江冷杉幼树的木质部、韧皮部解剖结构和叶片的功能属性在不同海拔间的变化特征。研究发现随着海拔的升高,木质部面积、叶面积:边材面积比显著减小,而木质部面积:叶面积比、韧皮部面积:叶面积比、内环韧皮部面积:木质部面积比显著增大。主成分分析表明木质部面积、内环韧皮部面积、木质部:韧皮部面积比与生长速率呈正相关。结果表明岷江冷杉幼树通过提高木质部面积:叶面积比、韧皮部面积:叶面积比、韧皮部面积:木质部面积比,促进植株生长和维持茎叶间的水分、糖类的功能平衡,适应高海拔生境,研究结果进一步揭示叶片(碳捕获)、木质部(水分运输)和韧皮部(糖类运输)间的比例关系是认识树木适应亚高山生境的重要指标。该研究成果近期发表于国际期刊Annals of Forest Science(Adaptation ofAbies fargesiivar.faxoniana(Rehder et E.H. Wilson) Tang S Liu seedlings to high altitude in a subalpine forest in southwestern China with special reference to phloem and xylem trait)。研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。

图1.海拔2600m、2900m和3200m岷江冷杉的叶水势(a)、叶13C同位素含量(b)、茎直径(c)、株高(d)、叶面积:边材面积(e)、比叶面积(f)、韧皮部面积:叶面积(g)、叶N含量(h)和木质部面积:叶面积(i)


图2.海拔2600m、2900m和3200m岷江冷杉木质部导管直径(a)、木质部面积(b)、内环韧皮部面积(c)、最近的木质部环面积(d)、内环韧皮部面积:木质部面积(e)、内环韧皮部面积:最近的木质部环面积(f)


图3.生物与非生物因子对木质部和韧皮部运输能力影响的概念模型


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