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科研進展
昆明植物所在植物多倍體生理生態(tài)特性與分布區(qū)分化方面取得新進展 文章來源: | 發(fā)布時間:2016-09-08 | 作者:郭雯 | 瀏覽次數(shù): | 【打印】 【關(guān)閉】 植物染色體加倍在進化過程中有重要作用。多倍化常伴隨著植物細胞、形態(tài)和生理特性的改變,導(dǎo)致不同細胞型的適應(yīng)性不同并且發(fā)生分布區(qū)的分化。由于多倍化優(yōu)勢,前人的研究普遍認為多倍體比二倍體能適應(yīng)更加惡劣的環(huán)境,因此植物多倍體的比例在北極和歐美的高山地區(qū)普遍比較高。然而,一些植物的二倍體比多倍體分布在更高的海拔,因此二倍體與多倍體分布格局的形成可能與生態(tài)適應(yīng)有關(guān),而與倍性變化關(guān)系不大。柳葉菜科植物柳蘭Chamerion angustifolium的自然種群存在二倍體、四倍體和六倍體,而二倍體通常比多倍體分布在更高的海拔。生長在較高海拔的植物通常會受到低溫誘導(dǎo)的生理干旱脅迫,因此我們提出二倍體的柳蘭比多倍體的柳蘭具有更強的抗旱能力這一假設(shè),對這一假設(shè)的驗證能在一定程度上揭示植物在海拔梯度上的替代分布格局這一特征。 中國科學(xué)院昆明植物研究所的博士研究生郭雯在楊永平研究員和段元文研究員的指導(dǎo)下,利用同質(zhì)園實驗檢測了柳蘭二倍體和六倍體在不同水分梯度下生物量積累、氣體交換、水分利用效率和葉片解剖結(jié)構(gòu)等特征。結(jié)果表明柳蘭二倍體在干旱脅迫下表現(xiàn)出一系列適應(yīng)干旱的生理和形態(tài)特征,例如生物量積累量多,最大凈光合速率受到的抑制少,水分利用效率高,葉片比葉重大,葉肉細胞排列緊密,葉脈木質(zhì)部導(dǎo)管細等。二倍體和六倍體干旱耐受性不同導(dǎo)致兩個細胞型在海拔梯度上的替代分布,符合多倍體分布區(qū)形成的適應(yīng)性假說。該研究結(jié)果以“Divergence in eco-physiological responses to drought mirrors the distinct distribution of Chamerion angustifolium cytotypes in the Himalaya–Hengduan Mountains region”為題,在線發(fā)表在植物學(xué)期刊Frontiers in Plant Science上。(http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fpls.2016.01329/full) 圖1、二倍體(黑色)和六倍體(灰色)在不同土壤水分條件下的瞬時水分利用效率(A,B,C表示相同細胞型在不同土壤水分條件下的差異顯著性;X,Y表示不同細胞型在相同土壤水分條件下的差異顯著性) 圖2、二倍體(A, 80% FC; B, 50% FC; C, 20% FC)和六倍體(D, 80% FC; E, 50% FC; F, 20% FC)葉片中脈橫切 |
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