版纳植物园在木质藤本功能性状及其生态适应研究上取得系列进展

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木质藤本是一类不能直立、具有明显攀援习性的结构寄生植物类群。随着全球气候变化加剧，木质藤本的丰富度不断增加，已引起全球科学家的普遍关注。木质藤本功能性状及其生态适应的研究主要集中在热带森林，但对具有明显降雨格局差异的亚热带生态系统、干热生态系统及高海拔生态系统中木质藤本的功能性状及其生态适应的比较研究长期以来非常缺乏。版纳植物园生理生态组的研究人员近年来聚焦木质藤本的功能性状及其生态适应策略，取得了系列重要进展。

版纳植物园生理生态研究组张云冰工程师通过比较西双版纳热带雨林藤本植物和元江干热河谷藤本植物的25个解剖、形态、生理和水力学性状，发现分布于元江的木质藤本比版纳的具有更保守的生态适应策略，如具有更高的导管密度、木材密度、叶片干物质含量、碳同位素丰度、光合水分利用效率、氮磷比和光合磷利用效率，但两地木质藤本的光合能力无显著差异，这可能与干热河谷的木质藤本具有高水分和养分利用效率有关（图1）。研究成果以“Higher water and nutrient use efficiencies in savanna than in rainforest lianas result in no difference in photosynthesis”为题，发表在林学领域的国际重要期刊Tree Physiology上。 

机械支撑和水分运输是植物茎的两大主要功能，对植物的生长和存活至关重要。生理生态组博士研究生肖燕以同质园羊蹄甲属植物为材料，比较了同属的木质藤本和树木枝条的水分传导效率和机械强度。结果发现，木质藤本比树木具有更低的断裂模量和弹性模量，但具有更高的水分传导效率；机械强度与木材密度、导管壁加固系数及边材含量正相关；而水力传导效率与导管直径和导管的比例正相关（图2）。此外，茎的机械强度与水力传导效率之间存在着权衡关系。该研究为解释同属木质藤本和树木在机械需求和水力效率方面的差异提供了重要证据。研究成果以“Divergence of stem biomechanics and hydraulics between Bauhinia lianas and trees”为题，发表在植物学国际核心期刊AoB Plants上。 

生理生态研究组博士研究生张科燕、杨达助理研究员和张云冰工程师通过对丽江亚高山寒温性针叶林(海拔2600–3200 m)中常见的木质藤本、攀援灌木和树木枝条解剖、叶片形态和养分含量相关的16个功能性状进行了测定。研究发现，木质藤本、攀援灌木和树木的枝叶功能性状在资源获取策略上形成了快-中-慢的连续体，落叶木质藤本位于连续体快速生长的末端，常绿树木位于连续体慢速生长的末端（图3）。木质藤本、攀援灌木和树木之间的分化主要与枝条性状变异相关。本研究首次报道了亚高山寒温性针叶林中三种不同生长型枝条和叶片功能性状的差异，对理解木本植物不同生长型的生态适应策略及其对气候类型的适应具有重要意义。研究成果以“Differentiation in stem and leaf traits among sympatric lianas, scandent shrubs and trees in a subalpine cold temperate forest”为题，发表在Tree Physiology上。美国University of California的Louis S. Santiago教授发表了题为“Stem functional traits, not just morphology, explain differentiation along the liana – tree continuum”的同期评论，充分肯定了本研究成果的意义，指出用木材性状分析木质藤本和树木的生态适应，为研究植物对气候变化的适应和响应提出了新思路。 

图1.西双版纳热带雨林和元江干热河谷木质藤本功能性状的主成分分析结果

图2.羊蹄甲属木质藤本和树木功能性状的主成分分析结果

图3.丽江亚高山寒温性针叶林木质藤本、攀援灌木和树木功能性状的主成分分析结

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