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植物根系进化和生物地理学研究获重点突破 [复制链接]

匿名  发表于 2020-9-30 14:37:13

植物根系进化和生物地理学研究获重点突破


          在国家自然[zì rán]科学[kē xué]基金项目(项目编号:31325006, 31530011)等资助下,中国[zhōng guó]科学[kē xué]院地理科学[kē xué]与资源研究所开展的植物根系进化和生物地理学研究取得重要[important]进展。研究成果以█Evolutionary history resolves global organization of root functional traits█(进化历史[History]诠释了全球根功能属性的组织方式)为题于2018年2月21日在Nature(《自然[zì rán]》)上在线发表。马泽清博士、郭大立 研究员和美国普林斯顿大学[dà xué]Lars O. Hedin教授为共同第一作者,郭大立 和Lars O. Hedin同时也是共同通讯作者,中国[zhōng guó]科学[kē xué]院地理科学[kē xué]与资源研究所为第一单位。论文链接:https://www.nature.com/articles/nature25783。



          长期以来,植物进化理论框架主要[main]基于对叶片、花等地上部分的认识[rèn shi],而对地下部分根系结构和功能在进化过程中如何[rú hé]组织却鲜为人知。该研究提出一个全新的植物进化理论:在长达4亿年的植物进化过程中,地下吸收根朝更加高效(图a)、独立的方向进化(图c),为物种开拓新的栖息地发挥了重要[important]作用,促进了植物的传播和进化。



          从热带雨林到荒漠,植物吸收根直径整体在变细,倾向于更加灵活的构建方式(图a),对共生真菌依赖性降低(图c),通过该方式,植物单位碳投资获取养分的效率得以优化,从而能够高效地捕获稍纵即逝的养分和水分资源,增强了植物对环境的适应与存活能力。在水分供应充足的热带雨林,根的设计对水力安全[ān quán]性考虑较低,细根和粗根物种共存,很多系统发育较古老的物种得以保存(图b);而在水分胁迫较强的草原和荒漠,由于[Meanwhile]季节[jì jié]性资源供应方式不稳定,根系多样性下降。此外,根的形态属性区别主要[main]在于木本植物和草本植物之间;木本植物根直径相对较粗,组织密度[attitudes]略高,因而寿命长;而草本植物组织密度[attitudes]较低,构建成本[cost]低,寿命较短(图d)。



          这项工作[gōng zuò]揭开了植物生存和传播一些[some]隐秘的█地下规则[guī zé]█,对于理解植物资源获取策略、生物地球化学循环模拟和生物多样性保护[bǎo hù]至关重要[important]。该理论解释了为什么一些[some]古老的粗根物种在进化过程中很难离开[lí kāi]稳定湿润的生境,而且[ér qiě]容易在进化过程中被淘汰。此外,该理论还可以[ kě yǐ]应用于实际的生态保护[bǎo hù]工作[gōng zuò],例如防范和管理[guǎn lǐ]外来入侵物种,那些根较细、效率较高的植物很可能[kě néng]成为[Become]入侵种。



          值得一提的是,这项成果凝结了论文共同第一作者兼共同通讯作者、中国[zhōng guó]科学[kē xué]院地理科学[kē xué]与资源研究所 郭大立 研究员毕生对根系结构和功能的探索。令人扼腕的是,郭大立 研究员现已因病与世长辞。



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