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    Nature Communications: 根系性状间的非线性关系与根系经济学谱

    【来源:本站    日期:2019/5/21 10:12:00    浏览量:  】【打印本页】 【关闭
           植物经济学谱(Plant Economics Spectrum)反映了植物资源获取效率和寿命间的权衡关系,可用植物性状间的关系来表征,是植物在长期进化中与环境相适应的结果,其提出具有极为重要的理论意义和应用价值。十多年前,Wright等(2004, Nature)提出、并用全球数据证实叶片经济学谱(Leaf Economics Spectrum)的存在,目前叶经济学谱已成为生态学中一个非常重要的概念。根系是植物吸收土壤养分和水分的重要器官,但根系是否也存在经济学谱(Root Economics Spectrum)还有很大的争议。存在争议的一个重要原因是以往研究所用的物种数量、物种类群等均较少,难以反映全球尺度下物种根系性状间的关系。
          沈阳农业大学生物科学技术学院生物入侵团队孔德良副教授和冯玉龙教授等与国内外专家合作,利用全球800多种植物根系性状数据,首次在全球尺度上对根系经济学谱假说进行了验证。他们发现,800多种植物吸收根组织密度与根直径呈显著非线性负相关,木本植物、不同菌根类型的木本植物、木本植物的1级或1-3级细根均如此;但非木本植物这种非线性负相关不显著。研究的全部植物、非木本植物吸收根氮浓度与根直径的相关不显著,但木本植物、丛植菌根或杜鹃花类型菌根木本植物、木本植物的1级或1-3级细根的氮浓度与根直径均呈显著非线性正相关。控制系统发育影响后,全部物种、木本植物、非木本植物(根密度与直径相关不显著)上述相关仍然显著。上述结果不支持根系经济学普假设。根据根经济学谱,吸收根组织密度与根直径呈正相关,吸收根氮浓度与根直径呈负相关。孔德良等还发现,根系性状间的这种非线性关系源自根解剖结构中皮层(cortex)与中柱(stele)之间的异速生长关系(allometry),即随着根直径的增大中柱的增加速度远低于中柱外组织的增加速度。这是迄今为止涵盖物种数目最多的关于根性状间关系的研究,且涉及不同系统发育背景、不同菌根类型、以及不同生活型的植物,研究结果对于理解植物根系的结构、功能与进化等具有重要意义。
          该研究结果于2019年5月17日发表在国际重要期刊Nature Communications(https://doi.org/10.1038/s41467-019-10245-6)。该研究受到国家重点研发计划项目(2017YFC1200101)以及国家自然科学基金项目(31670550, 31870522, 31470575, 31670545)资助。孔德良、王俊坚、吴会芳、Oscar J. Valverde-Barrantes和王瑞丽为本文的共同第一作者,孔德良、王俊坚和冯玉龙为本文的共同通讯作者,曾辉、Paul Kardol和张海艳共同参与了该项研究。
           孔德良副教授是我校2014年引进的高层次人才,已获得3项国家自然科学基金项目资助,发表第一或通讯作者SCI论文10多篇,其中影响因子7以上的4篇。