器官水平验证了楸树干旱死亡过程中发生了碳饥饿

时间:2018-10-10 来源:重点实验室 作者:重点实验室


 


 

干旱过程中不同时间(Zero-Pn:净光合速率为零Leaf death:叶死亡;Stem death:死亡楸树苗木根细根Fine root、粗根Coarse root)、上茎Upper stem、下茎Lower stem)、上叶Upper leave、下叶Lower stem)非结构性碳水化合物(NSC)浓度动态

 

目前主要有2干旱引起树木死亡原因主流假说分别是水力失衡假说(hydraulic failure hypotheses)和碳饥饿假说(carbon starvation hypothesis),也有观点认为碳饥饿与水力失衡产生协同作用最终导致树木干旱死亡近年来大量研究证实水力失衡在树木干旱过程中起主要作用而对于碳饥饿所发挥的作用的认识争议较大普遍认为树木干旱死亡过程中是否发生碳饥饿与树种的功能类型抗旱特性有密切关系碳饥饿现象在裸子植物中更加普遍而许多被子植物干旱死亡过程中并未发生碳饥饿出现这种差异性的原因到底是什么是否与树种抗旱特性例如木质部栓塞脆弱性有关因此需要通过多树种的干旱死亡机理研究才能科学地认识和系统地总结碳饥饿在树木干旱死亡过程中的角色

围绕这一科学问题林木遗传育种国家重点实验室王军辉研究华南农业大学李吉跃课题组合作珍贵树种楸树Catalpa bungei材料实时监测了楸树干旱死亡全过程中形态特征和光合速率动态并测定了2个关键时间点光合速率为零死亡和茎死亡各营养器官非结构性碳水化合物浓度动态研究发现随着干旱发展楸树叶呈现出了不同步死亡的现象在净光合速率下降为零后多数器官NSC组分比例产生明显变化淀粉逐渐转化为可溶性糖光合生产停止各器官先后出现了碳饥饿现象。NSC并不是立刻下降而是在光合生产停止以后逐渐下降死亡时NSC浓度仍维持较高水平该研究从器官水平验证了被子植物楸树干旱死亡过程中发生了碳饥饿补充了符合碳饥饿假说的相关论述试验证据为极端干旱条件下楸树苗木和幼树的存活状态评估和预测提供理论依据并为指导楸树苗木培育和人工林经营提供了理论支撑

    上述研究结果以“Organ-level evaluation of the carbon starvation hypothesis in deciduous broad-leaved Catalpa bungei plants undergoing drought-induced mortality”为题发表于经典林学期刊Dendrobiology。该研究工作得到了国家重点研发计划(2017YFD0600604)的资助