14416.植物表型可塑性異速生長——維管網(wǎng)絡對環(huán)境壓力長期適應

1、TexturesByXieJiangboADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEcologyXinjiangInstituteofEcologyandGeographyChineseAcademyofSciencesMay2013摘要摘要植物

2、表型或生物量分配模式對環(huán)境的可塑性響應有表觀可塑性和真實可塑性之分。表觀可塑性是由于個體的表型在不同的環(huán)境中的生長速率不同而造成的不真實可塑性，以個體發(fā)育漂變理論來解釋；真實可塑性亦是植物表型對環(huán)境變化的可塑性響應，但與表觀可塑性不同，真實可塑性響應是通過生物量在器官之間的最優(yōu)分配完成的，結果將使植物獲得最優(yōu)的資源并且使植物的生長速率最大化，通常以最優(yōu)分配理論或者功能平衡假設來解釋。區(qū)分表觀可塑性和真實可塑性對植物表型是如何發(fā)育而來這個

3、問題有著十分重要的意義，然而，很難也很少有文獻區(qū)分植物對環(huán)境的適應是表觀可塑性還是真實可塑性。植物表型的發(fā)育與它的異速生長特性有關，而表型的異速生長受到植物維管網(wǎng)絡幾何特征的制約。在不同的環(huán)境中，植物維管網(wǎng)絡在安全效率之間做出結構和功能上權衡，發(fā)育出不同的維管網(wǎng)絡特征，從而引起表型的可塑性響應。在不同的環(huán)境選擇壓力下，由維管網(wǎng)絡的結構性適應引起的表型可塑性異速生長是區(qū)分表觀可塑性和真實可塑性的關鍵。雖然植物表型適應與植物維管網(wǎng)絡的關系如

4、此重要，但對它的研究卻在總體上被忽略了。在我們以前的研究中發(fā)現(xiàn)：與生長在粘土中的棉花相比，生長在沙土中的棉花吸收根只有部分有效(根土接觸)，為了維持根系吸水與葉片耗水平衡，沙土棉花顯著地往根系分配了更多生物量，發(fā)育更多的吸收根以抗衡這種根土接觸效應。但是仍不清楚土壤質地差異引起的表型可塑性與維管網(wǎng)絡結構性適應的關系；仍不清楚這種可塑性響應是表觀可塑性還是真實可塑性。因此，本文設置了3個土壤質地(沙土，粘土和兩者的1：1混合土)環(huán)境梯度，

5、以棉花(GossypiumherbaceumL)為研究對象，分析了土壤質地、根莖木質部導管、植物維管網(wǎng)絡幾何結構和植物表型異速生長之間的關系。主要結論有：1、木質部導管對土壤質地的結構性適應增加土壤空隙度將會導致維管網(wǎng)絡結構的顯著變化，引起導管直徑和長度的改變。將3個土壤處理的植物相比較，研究結果表明這種結構性差異顯著影響了(或者相關于)棉花的根系導水率、地上導水率、整株導水率、紋孔阻力等導水系統(tǒng)功能，同時也顯著改變了葉面積、根長和根葉