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竹子水分生理整合特征及其脱落酸信号调控机制

批准号:
31770447
项目类别:
面上项目
资助金额:
55.0 万元
负责人:
郭子武
学科分类:
种群生态学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈双林、董必成、李迎春、高平珍、时俊豪、张磊

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
竹子是我国重要的森林资源,也是一类典型、高度木质化克隆植物。竹鞭持续延伸和笋芽时序萌发形成大面积竹纯林。当前气候变化导致降水格局改变和季节性旱涝日趋频繁,竹林内水分时空异质性不断增强,然而异质生境竹子分株间水分传导与信号调控尚未得到充分阐释。本项目以美丽箬竹(Indocalamus decorus)为试材,采用H2O18和D2O同位素标记技术,研究异质水分生境下竹子水分生理整合条件、方向、强度与效率,阐明竹子水分生理整合特征;并在此基础上,采用脱落酸(ABA)合成抑制与中间产物标记法,研究异质水分生境下竹子分株ABA信号响应规律,ABA信号传导方向、强度及其与水分传输耦合关系,揭示生理整合的ABA信号调控机制。本项目研究将有助于揭示克隆植物耐受胁迫与种群维持、扩张机制,并将拓展对竹子耐受水分胁迫策略、限制性资源分配理论与觅养机制认识,为竹林生产力稳定与提高的水分管理和节水经营提供理论依据。
英文摘要
Bamboos are typical clonal plants that are highly lignified. They are an important forest resource in China. Elongation of bamboo rhizomes and sprouting of shoot buds, result in widespread pure bamboo forests in southern China. In recent years, seasonal drought and waterlogging occur more severely and frequently, and temporal and spatial heterogeneity of water resource in bamboo forests has been strengthened. These changes will influence bamboo growth and sustainable development of bamboo forests. However, the regulation mechanisms of water transport processes among interconnected bamboo ramets in heterogeneous habitats are not well known. We will disclose the characteristics of water physiological integration in Indocalamus decorus by examining the direction, intensity and efficiency of integration using H2O18 and D2O isotope technique. We will also investigate the response of abscisic acid (ABA) of bamboo ramets to heterogeneous water supply, and clarify the transport direction, strength and distribution pattern of ABA within bamboo ramets using ABA synthesis inhibitor and 14C-xanthoxin tracer. We aim to explicate the mechanism of ABA as signals for regulating water physiological integration among bamboo ramets. Our findings will help understand mechanisms of clonal plants to tolerate stress and to maintain and spread their populations. The findings will also give insight into strategies of bamboos to tolerate water stress, to allocate resources and to forage resources, and provide useful information for effective management of bamboo forests.
竹子是我国重要的森林资源,也是一类典型、高度木质化克隆植物。当前气候变化导致降水格局改变和季节性旱涝日趋频繁,竹林内水分时空异质性不断增强,已对竹林系统稳定及可持续经营产生了明显的影响。然而,异质生境下,竹类植物分株间水分传导及其生态效应研究相对薄弱,其信号调控机制尚未得到充分阐释。本研究以美丽箬竹为试材,通过ABA添加的H2O18和D2O同位素标记试验,研究了异质水分生境下克隆分株生理整合的水分梯度、距离和分株比例效应及其ABA调控机制,发现美丽箬竹克隆分株间水分传导存在明显的“利己”与“利他”行为特征,分株首先保障自身的水分需求,当克隆分株同时存在水分丰盈、亏缺时,会发生强烈的从高水势向低水势分株的水分转移。水势梯度越大,间隔子越短,分株数量越多,分株间水分传导效率越高,生理整合强度越大,供体分株ABA、IAA含量越高,而其光合能力(Pn)则明显下降;受体分株ABA含量显著升高,但其IAA含量则略有下降,光合碳同化(Pn)能力明显提升,水分胁迫得到缓解,水分生理整合作用体现出明显的耗—益特征,即受体分株因水分生理整合而获益,供体分株则因水分传导而产生了一定的损耗。光—水互补异质生境下克隆系统内水分传导与共享,引起克隆系统光合碳同化能力、积累分配特征与代谢过程发生明显改变,水分和碳同化物的传导与共享缓解了受体分株的水分胁迫,提高了系统适合度,且表现出明显的克隆分工效应。研究成果丰富了克隆植物耐受胁迫与种群维持、扩张机制,并在一程度上拓展了对竹子耐受水分胁迫策略、限制性资源分配理论与觅养机制认识,可为竹林生产力稳定与提高的水分管理和节水经营提供理论依据。项目执行期,参加国内外学术研讨会2次,撰写发表学术论文9篇,其中,已刊出5篇,录用待刊1篇,另有3篇文章投稿在审;培养研究生2名,其中1名已取得硕士学位,1名在读。项目投入经费652200元,支出575118元,各项支出基本与预算相符,经费使用合理。剩余经费77082元,计划用于项目后续研究支出。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Differentiated mineral nutrient management in two bamboo species under elevated CO2 environment
高二氧化碳环境下两种竹子的差异化矿质养分管理
DOI: 10.1016/j.jenvman.2020.111600
发表时间: 2021
期刊: Journal of Environmental Management
影响因子: 8.7
作者: [Ziwu Guo, Minghao Zhuang, Liting Yang, Yingchun Li, Shuo Wu, Shuanglin Chen]
通讯作者: Shuanglin Chen
Altitudinal Patterns of Leaf Traits and Leaf Allometry in Bamboo Pleioblastus amarus.
苦竹叶片性状的海拔格局及叶片异速生长
DOI: 10.3389/fpls.2018.01110
发表时间: 2018
期刊: Frontiers in plant science
影响因子: 5.6
作者: [Guo Z, Lin H, Chen S, Yang Q]
通讯作者: Yang Q
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20210408
发表时间: 2021
期刊: 林业科学
影响因子: --
作者: [谷瑞, 徐森, 陈双林, 郭子武, 章超]
通讯作者: 章超
DOI: 10.3390/f9040195
发表时间: 2018
期刊: Forests
影响因子: 2.9
作者: [Zhuang Minghao, Li Yingchun, Guo Ziwu, Li Yueqiao, Pan Wenting, Chen Shuanglin]
通讯作者: Chen Shuanglin
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