STOTEN:荒漠植物中水势调节能力弱的幼嫩组织对干旱更敏感

作者:沙坡头站  更新时间:2021-06-11

近年来,频发的全球变化型干旱引起木本植物广泛的枯萎和死亡,这对生态系统的模式和过程产生了严重影响。持续的干旱导致气穴栓塞蔓延到整个木质部水力运输网络,从而减少了植物向其冠层的水分输送,即造成木质部水力功能障碍;在长期且持续的干旱下,水力功能障碍导致冠层叶面积减少和侧枝干枯,甚至是整株死亡。对荒漠植物而言,水分是其生长和生存的主要驱动力和主要限制因子。尽管植物可以通过调节水势(Ψ)来缓解干旱条件下的水分亏缺,但是,目前关于荒漠灌木不同组织的水势调节能力和水分敏感性尚不清楚。 

本文以干旱沙区典型固沙植物油蒿(Artemisia ordosica)和柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)为实验材料,建立了油蒿和柠条不同组织的压力-体积曲线(P-V曲线;图1),通过分析不同组织的水分相关参数以研究其水势调节能力和水分敏感性差异。结果发现,油蒿和柠条的敏感系数-1/β-1/b随着木质化程度的增加而逐渐降低(图2),表明木质化程度低的幼嫩组织(当年生)对水分亏缺更敏感。此外,柠条枝条的饱和最大渗透势(Ψπ,sat)、膨压消失点水势(Ψtlp)和质外体水(AWF)值均高于油蒿,说明了油蒿的膨压调节能力强于柠条,而其渗透调节能力较低。同时,Ψπ,satΨtlp、体积弹性模量(ε)、膨压消失点相对含水量(RWDtlp)和AWF随着木质化程度的增加而增加,表明了幼嫩组织的膨压调节能力强于渗透调节能力,但是幼嫩组织由于较小的水容缓冲作用而更容易失水。此外,同一物种的组织间ΨtlpΨπ,satΨtlpε之间存在显著的线性关系,而柠条的Ψtlp易受Ψπ,satε的影响(图3)。有趣的是,物种间水分敏感性和水分相关参数之间呈现指数关系,表明不同组织对干旱的敏感性存在差异。综上所述,水分敏感系数(-1/β-1/b)可作为评价植物水分状况或耐旱性的参数;此外,幼嫩组织由于其较弱的水势调节能力而对干旱更为敏感,这为植物不同组织间的水分生理机制和对干旱敏感性提供了重要见解。


研究结果以More sensitive to drought of young tissues with weak water potential adjustment capacity in two desert shrubs为题发表于国际生态环境领域顶级期刊Science of the Total Environment上。霍建强博士研究生为论文第一作者,赵洋副研究员和张志山研究员为论文共同通讯作者,该研究获国家重点研发计划(2017YFC0504301),国家自然科学基金(Grant No. 31971529)和宁夏回族自治区农业科技自主创新资金(NGSB-2021-14)资助。 

原文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969721031740



1 油蒿和柠条不同组织的压力-体积曲线(P-V曲线)

 

2 油蒿和柠条不同组织的敏感性系数(A:-1/β; B:-1/B

 

3水分相关参数之间的关系



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