受全球變暖(nuan)影響,干旱發(fa)生的頻(pin)率和(he)其(qi)破壞力(li)被預測會(hui)持續增加。理(li)(li)解植物適應干旱的策略(lve)和(he)生理(li)(li)機制,有利于(yu)改(gai)進(jin)農業(ye)和(he)林(lin)業(ye)管理(li)(li)措(cuo)施,降低氣候變化對(dui)植被的影響。
植物可采用根生物量調整、根系分布深度變化和生理塑性等適應策略去避免遭受干旱脅迫或忍受干旱脅迫。但目前對根系生長響應干(gan)旱脅迫仍缺乏(fa)統一認識。
幼苗階段(duan)是探(tan)究(jiu)植物(wu)根(gen)(gen)系形(xing)(xing)成策(ce)略的(de)(de)(de)關(guan)(guan)鍵階段(duan),在不利環(huan)境條件(jian)下(xia),呈(cheng)現出快速(su)死亡和(he)(he)(he)(he)高(gao)度(du)(du)形(xing)(xing)態(tai)塑(su)性等特點(dian)。因(yin)毛(mao)竹具有非(fei)常大的(de)(de)(de)經濟價值、栽培(pei)意義和(he)(he)(he)(he)很(hen)強(qiang)的(de)(de)(de)資源競爭(zheng)能力(li),且(qie)毛(mao)竹幼苗階段(duan)主要生長(chang)(chang)根(gen)(gen)系,地上部分(fen)生長(chang)(chang)緩慢。基于前述(shu)兩點(dian)原因(yin),中國林(lin)業(ye)科學研究(jiu)院亞熱帶(dai)林(lin)業(ye)研究(jiu)所楊振(zhen)亞等選用毛(mao)竹幼苗為實驗材料,開展了根(gen)(gen)系對(dui)不同干旱(han)強(qiang)度(du)(du)和(he)(he)(he)(he)干旱(han)持(chi)續(xu)時間(jian)適應(ying)策(ce)略的(de)(de)(de)探(tan)究(jiu)性實驗。通過(guo)連續(xu)測(ce)量3個月(yue)的(de)(de)(de)幼苗生長(chang)(chang)、比根(gen)(gen)長(chang)(chang)、根(gen)(gen)系構型(分(fen)形(xing)(xing)維(wei)數)、根(gen)(gen)系分(fen)枝(zhi)(zhi)角(jiao)度(du)(du)、拓(tuo)撲(pu)指數和(he)(he)(he)(he)非(fei)結構性碳水(shui)化合物(wu)濃(nong)度(du)(du)等指標(biao),結果(guo)發現,1.干旱(han)導(dao)致(zhi)根(gen)(gen)和(he)(he)(he)(he)地上生物(wu)量均(jun)顯著下(xia)降;2.干旱(han)脅迫下(xia),第(di)一個月(yue)測(ce)得(de)的(de)(de)(de)比根(gen)(gen)長(chang)(chang)下(xia)降,第(di)三(san)個月(yue)測(ce)得(de)的(de)(de)(de)比根(gen)(gen)長(chang)(chang)增(zeng)(zeng)加(jia),分(fen)形(xing)(xing)維(wei)數和(he)(he)(he)(he)分(fen)枝(zhi)(zhi)角(jiao)度(du)(du)均(jun)減小,拓(tuo)撲(pu)指數和(he)(he)(he)(he)非(fei)結構性碳水(shui)化合物(wu)濃(nong)度(du)(du)均(jun)增(zeng)(zeng)加(jia);3.非(fei)結構性碳水(shui)化合物(wu)濃(nong)度(du)(du)與比根(gen)(gen)長(chang)(chang)和(he)(he)(he)(he)拓(tuo)撲(pu)指數呈(cheng)正相關(guan)(guan),與分(fen)形(xing)(xing)維(wei)數和(he)(he)(he)(he)分(fen)枝(zhi)(zhi)角(jiao)度(du)(du)呈(cheng)負相關(guan)(guan)。結果(guo)表明,毛竹幼苗采用“簡單、昂貴(低比根長和高拓撲指數)”構型適應短期干旱(一個月),采用“廉價(高比根長)”構型適應長期干旱(3個月);非結構性碳水化合物濃度增加在一定程度上支持了根系構型塑性。
該研究成(cheng)果以“Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations”為題,發表于Forests。
該研究成果涉(she)及(ji)的比根長、根系構型(分形維數)、根系分枝角度、拓撲指數等指標是通過加拿大Regent公司的根系分析軟件WinRHIZO Pro的相關功能測得,其中根系構型和拓撲指數是描述根系構型的常用參數。由于盆栽(zai)實驗的土壤(rang)體積相同,還(huan)可呈現(xian)單位土壤(rang)體積的根(gen)長(chang)、根(gen)表面積、根(gen)生物量等參(can)數。