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【科研新进展】林学院蔡靖教授团队在解析限制林木生长的水分生理新机制研究中取得新进展

添加时间:2025-04-10 浏览:

近日,林学院蔡靖教授团队在植物学期刊《Plant, Cell & Environment》在线发表了题为“Breeding Productive Tree Genotypes: The Role of Hydraulic Resistance Along the Root-Stem-Leaf Continuum in Constraining Growth”研究论文,首次在基因型层面系统揭示了“根-茎-叶连续体”水力阻力对生物量的调控机制,为突破林木育种瓶颈、实现高产提供了关键理论依据。已毕业博士研究生赵涵为论文第一作者,蔡靖教授为论文通讯作者。

培育高产林木品种是实现林业可持续发展的关键,但长期以来,制约林木生物量产量的水力结构基础尚不明确。传统育种多关注地上部分的性状改良,忽视了植物水分传输系统作为一个整体的功能协调性。特别是在全球气候变化导致干旱频发的背景下,解析水分传输效率与生物量产量的关系,对培育高产的林木新品种具有重大科学意义和应用价值。

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研究针对6个生物量差异显著的基因型,通过量化“根-茎-叶连续体”的水力阻力分配规律以及解剖结构特征,取得以下重要发现:(1)根部阻力主导整株导水效率(图1)。根部贡献了全株水力阻力的54%以上,是限制整株导水效率和生物量产量的关键瓶颈;(2)“根-茎-叶连续体”水力系统的强协调性。根、茎、叶各器官水力系统紧密配合,保障了整株的导水效率;(3)各组分的水力阻力是林木生物量产量的重要预测因子,然而水力阻力分配模式与产量呈弱相关;(4)揭示了影响水力效率的关键解剖结构特征(图2)。根部与叶部阻力主要由导管直径决定,而茎部阻力主要由导管长度决定,高叶脉密度和低栅栏/海绵组织厚度比可显著降低叶片阻力。这些发现建立了水力结构与生物量产量之间的定量关系模型,为选育高产林木品种提供了明确参考。

该研究得到了国家自然科学基金项目(32271578,31570588,32301309)的支持。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15512

编辑:张晴

终审:刘玉峰


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