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廣義羊蹄甲屬植物花水力策略的分化規(guī)律：藤本耐旱、樹木避旱
長期以來，藤本植物在季節(jié)性干旱熱帶森林中的優(yōu)勢地位一直是生態(tài)學研究關注的重要問題。傳統(tǒng)觀點認為，藤本的營養(yǎng)器官(如莖和葉)具有高效的水分運輸能力，使其在干旱季節(jié)的資源競爭中占據(jù)優(yōu)勢。然而，近年的研究發(fā)現(xiàn)，藤本植物莖和葉的抗旱能力并不一定強于樹木，這一現(xiàn)象表明，僅從營養(yǎng)器官角度解釋藤本的旱季生長優(yōu)勢可能并不充分，可能忽視了另一個關鍵環(huán)節(jié)—繁殖器官。值得注意的是，與許多共生樹木在旱季減少或停止開花不同，大多數(shù)藤本植物卻選擇在旱季開花。這一現(xiàn)象提示，花器官的生理適應性，尤其是水分利用策略，可能在藤本的繁殖成功中發(fā)揮關鍵作用。然而，藤本與樹木在繁殖器官水平上的水分策略差異，至今仍是研究空白。
中國科學院西雙版納熱帶植物園(以下簡稱“版納植物園”)植物生理生態(tài)研究組與美國的研究者合作，以云南熱帶季節(jié)雨林中豆科廣義羊蹄甲屬32個物種(16種藤本和16種樹木)為研究對象，首次系統(tǒng)比較了藤本與樹木花器官的水分運輸、儲存、抗旱能力及繁殖相關功能性狀，旨在揭示不同生活型植物花水分利用策略的分化及其生態(tài)意義。
研究發(fā)現(xiàn)，廣義羊蹄甲屬藤本與樹木的花水力策略存在顯著差異。藤本植物的花表現(xiàn)出耐旱策略，其花具有更高的結構投資、更強的水力安全性以及更高的耐旱性;而樹木花則表現(xiàn)出避旱策略，主要通過較高的水容和飽和含水量來緩沖短期水分虧缺，但整體耐旱能力相對較弱。進一步分析發(fā)現(xiàn)，藤本植物的花存在明顯的水力效率-安全性權衡關系，即水分運輸效率的提高往往伴隨著抗旱能力的降低;而樹木的花中未觀察到這一權衡關系。這表明藤本花在平衡水分運輸與水力安全方面面臨更強的結構約束。此外，兩種生活型在花的水力結構-功能關系及與繁殖性狀的協(xié)調(diào)模式存在顯著差異，反映出兩者截然不同的生態(tài)適應策略。該研究首次從繁殖器官層面揭示了藤本與樹木花水分利用策略的顯著分化，表明花的水力特征可能是影響植物繁殖成功的重要機制之一，為解釋藤本植物在季節(jié)性干旱熱帶森林中的生態(tài)優(yōu)勢提供了新的視角。研究成果突破了傳統(tǒng)以營養(yǎng)器官為核心的研究框架，也為預測氣候變化背景下熱帶森林結構和功能變化提供了重要科學依據(jù)。
相關研究成果以“Floral hydraulic strategies divergence in Bauhinia s.l.:lianas adopt drought tolerance while trees prioritize drought avoidance”為題發(fā)表在國際植物學期刊New Phytologist上。版納植物園植物生理生態(tài)研究組博士研究生柯妍為該論文的第一作者，張教林研究員、張云冰副研究員和美國紐約大學的Adam B. Roddy副教授為通訊作者。章永江研究員為該研究提供了重要建議。該研究得到了國家自然科學基金項目、云南省基礎研究計劃項目和版納植物園“十四五”等項目的資助。
圖1研究中廣義羊蹄甲屬16種藤本和16種樹木的系統(tǒng)發(fā)育關系。
圖2總結示意圖。
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