器官水平验证了楸树干旱死亡过程中发生了碳饥饿

中国林业网 http://www.forestry.gov.cn/2018-10-10来源:林科院
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  中国林业网10月10日讯  

目前主要有2个干旱引起树木死亡原因的主流假说,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,中国林业科学研究院林业所、林木遗传育种国家重点实验室王军辉研究员课题组与华南农业大学李吉跃教授课题组合作,以珍贵树种楸树(Catalpa bungei)为材料,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、叶死亡和茎死亡)各营养器官(根、茎、叶)非结构性碳水化合物浓度动态。研究发现,随着干旱发展,楸树根、茎、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了理论依据,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。