植物生理生态学研究获得进展

我园植物生理生态研究组在组长曹坤芳研究员带领下，对云南南部热带雨林植物生理生态学开展了系统的研究工作，不断取得创新性研究成果，近期又有4篇论文分别发表在重要国际期刊《生态学》（Oecologia），《功能生态学》（Functional Ecology），《光合作用研究》（Photosynthesis Research）和《植物生态学》（Plant Ecology），现将这些论文主要研究发现简要介绍如下：木质藤本是热带森林的重要组成成分，由于全球气候变化和热带森林干扰程度的加剧，热带森林中木质藤本的丰富度在增加，这将对森林的结构和生态系统服务功能产生重要影响。目前木质藤本这一特殊生长型的生物学研究相对较少。朱师丹等发表在《生态学》（Oecologia）的论文，比较研究了热带雨林18种木质藤本和19种树木叶片的构建成本、元素含量和光合速率。发现，与树木相比，木质藤本总体上处在叶片经济学谱中快速偿还的一端，具有较高的光合速率、光合氮和磷利用效率，较低的单位叶面积的构建成本，较短的碳投资偿还时间和叶片寿命。因而在大的林窗、林缘和砍伐迹地等受到严重干扰的阳生生境中，木质藤本比树木应该有更强的生长优势。这为木质藤本在受干扰的森林生境具有高丰富度的现象提供了一个解释。他们还对比研究了木质藤本和树木的枝条水力结构和水分关系特征，论文发表在《植物生态学》（Plant Ecology）上。发现，木质藤本的枝条具有较大的导管和较低的边材密度，因而具有较快水分传导速率，但是容易发生干旱引起的气穴化。与树木相比，木质藤本在旱季具有较高的叶片凌晨水势和较低的渗透调节能力，意味着木质藤本在旱季遭受较低的干旱胁迫，这可能与它们有深的根系有关。此文被最近发表在《自然》（Nature）上的一篇新闻引用。桑科榕属植物是热带雨林食物链关键种，约有900种，广泛分布于世界热带和亚热带地区，其中有近500种营半附生生活，这类植物种子被鸟类传播到树干上、树丫部位，在那里萌发、生长，气生根逐渐向下生长，最终扎根到土壤中。有些种气生根特别发达，发育成绞杀植物。郝广友等人发表在《功能生态学》（Functional Ecology）上的论文比较研究了同质园生长的5种半附生榕和5种地生榕（种子从土壤萌发生长起来）成年树叶片的水分传导和耐旱性，发现半附生种的叶片具有较低的水分传导效率，保守的水分利用策略和较强的抵抗干旱造成的叶片伤害的能力；叶片水分传导效率高的物种抗旱性较低，反之亦然。该论文揭示了半附生榕在适应特殊生长方式上进化出耐旱、水分利用保守的叶片特征，进一步阐述了叶片的水力特征对于植物对环境适应的重要性，暗示生活型多样化对于一个植物谱系物种及生态位分化的意义。典型热带植物对零度以上低温十分敏感，机理尚不清楚。黄伟等发表在《光合作用研究》（Photosynthesis Research）的论文，通过模拟零上低温和中等强度光照对4种热带树木光合系统的影响，发现热带植物的光系统II比光系统I对零上低温更敏感，其中一个种光系统I也遭遇严重损伤，低温处理后其光合系统的功能不能恢复，随后叶片死亡脱落。所以，典型的热带植物不能在冬季较冷凉的北热带、亚热带地区正常生长的一个重要的原因是短时间的低温光照胁迫就可能导致其叶片受损严重并死亡。该论文的研究发现与传统认识相悖，传统认识认为冷敏感植物光系统I比光系统II更敏感，专家认为该论文的发现对于认识热带植物低温敏感性有重要的意义。（来源：中国科学院西双版纳热带植物园）