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WinRHIZO Pro|毛竹幼苗根系对不同干旱强度和干旱持续时间的响应
日期:2022-06-24 23:02:56

受全球变暖影响,干旱发生的频率和其破坏力被预测会持续增加。理解植物适应干旱的策略和生理机制,有利于改进农业和林业管理措施,降低气候变化对植被的影响。


植物可采用根生物量调整、根系分布深度变化和生理塑性等适应策略去避免遭受干旱胁迫或忍受干旱胁迫。但目前对根系生长响应干旱胁迫仍缺乏统一认识。


幼苗阶段是探究植物根系形成策略的关键阶段,在不利环境条件下,呈现出快速死亡和高度形态塑性等特点。因毛竹具有非常大的经济价值、栽培意义和很强的资源竞争能力,且毛竹幼苗阶段主要生长根系,地上部分生长缓慢。基于前述两点原因,中国林业科学研究院亚热带林业研究所杨振亚等选用毛竹幼苗为实验材料,开展了根系对不同干旱强度和干旱持续时间适应策略的探究性实验。通过连续测量3个月的幼苗生长、比根长、根系构型(分形维数)、根系分枝角度、拓扑指数和非结构性碳水化合物浓度等指标,结果发现,1.干旱导致根和地上生物量均显著下降;2.干旱胁迫下,第一个月测得的比根长下降,第三个月测得的比根长增加,分形维数和分枝角度均减小,拓扑指数和非结构性碳水化合物浓度均增加;3.非结构性碳水化合物浓度与比根长和拓扑指数呈正相关,与分形维数和分枝角度呈负相关。结果表明,毛竹幼苗采用“简单、昂贵(低比根长和高拓扑指数)”构型适应短期干旱(一个月),采用“廉价(高比根长)”构型适应长期干旱(3个月);非结构性碳水化合物浓度增加在一定程度上支持了根系构型塑性


该研究成果以“Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations”为题,发表于Forests。


该研究成果涉及的比根长、根系构型(分形维数)、根系分枝角度、拓扑指数等指标是通过加拿大Regent公司的根系分析软件WinRHIZO Pro的相关功能测得其中根系构型和拓扑指数是描述根系构型的常用参数。由于盆栽实验的土壤体积相同,还可呈现单位土壤体积的根长、根表面积、根生物量等参数。


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图1. 干旱对根生物量、地上生物量和根冠比的影响

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图2. 干旱对根系形态的影响

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图3. 干旱对根系构型的影响

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图4. 不同直径级根长和比根长

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图5. 非结构性碳水化合物浓度和组成

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图6. 非机构性碳水化合物与比根长、拓扑指数、分枝角度和分形维数间的相关性

原文信息

Yang, Z.; Cao, Y.; Zhao, J.; Zhou, B.; Ge, X.; Li, Q.; Li, M. Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations. Forests 2021, 12, 50.

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