bioRxiv根系性状对干旱胁迫的响应取
译者简介:苏永恒,云南大学在读硕士研究生,主要研究云南喀斯特系统森林植物多样性与根际微生物相互关系及其关键调控因子。 正如年年岁岁花相似,岁岁年年人不同。只道是不悔梦归处,只恨太匆匆。 背景干旱胁迫会破坏植物多样性和生态系统过程。预测未来干旱会越来越严重,因此了解植物对干旱的反应非常重要。目前的研究侧重于植物叶片性状,而忽略了对根系的研究。这种忽略是巨大的偏见和不足,根系性状可能比叶性状更能预测生态系统功能,因为根系与土壤环境直接接触,具有吸收水分和养分的功能,还会改变土壤的物理、化学和微生物特性。 植物为应对干旱而演化出的机制可分为避免脱水、脱水耐受性和休眠。避免脱水依赖于维持植物水分状态的机制,通过降低气孔导度和限制枝条生长来减少水分流失,或者通过生理、生物或根部形态调整来维持水分吸收。脱水耐受性通常归因于细胞和组织因素,包括渗透压调节,主要涉及渗透液水平的增加和植物组织中碳水化合物的积累。尽管这两种策略都取决于不同功能性状的组合,但避免脱水似乎是植物用来应对干旱的首选策略之一;当干旱时,根系性状如比根长(SRL)、比根面积(SRSA)、根组织密度(RTD)、根直径(RAD)或茎根比会发生潜在变化。因为根系是第一个与土壤接触的器官,因此首当其冲的面临水资源短缺。除了这些根系形态特征外,干旱还会影响叶片和根系氮含量。土壤水分的减少可能会降低微生物活动、净氮矿化、养分扩散率和质量流通,最终会降低植物对氮的吸收。 植物经济学谱(PES)理论提出:与资源获取相关的叶、茎和根系性状之间存在强相关性。这被用于解释获取、运输和保留多种限制性资源的生态策略。从根系经济谱(RES)角度来看,高SRL与水分和养分吸收能力正相关的性状应该与根组织密度(RTD)和根直径负相关。然而,这些趋势的证据非常缺乏,并且与预期的RES趋势往往不一致。有研究表明根系性状如SRL和RTD是相互独立的,并且与叶经济谱无关。似乎PES可能取决于植物功能组,例如禾本科植物与RES综合征一致。 编者推荐:编者推荐:由北京力科惠泽科技有限公司推出“根系图像分析云平台”,该平台由我司运营,由"中国气象局沈阳大气环境研究所"的专家团队提供技术支持,旨在为广大科研工作者提供专业的根系图像分析服务。 根系图像分析云平台主要内容测量了属于三个植物功能组的24种植物的叶片和根系性状对干旱胁迫的响应:牧草、草本和豆科类草。为了确定根系性状对干旱的反应,明确哪些根系性状对干旱敏感、响应的幅度、它们的预测能力和与枝条生物量的关系是否受到干旱的影响,以及所有这些响应是否取决于植物功能组。 主要结果Fig.1Principal |
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