喀斯特地区典型药用植物对气候变化的响应及其气候调控机制研究

Understanding how medicinal plants response to global climate change is one of the top priorities of current ecology researches, but the researches on the medicinal plants which closely related to human health are almost absent in this region. Yun gui Plateau as the center of the Karst area is one of the distribution area of medicinal plants and an important Chinese medicinal materials origin in China. It is of great scientific and application value to carry out research about medicinal plants response to climate change in the Karst region. Here, we will select the representative medicinal plants (Eucommia ulmoides Oliver - trees, Uncaria rhynchophylla(Miq.)Miq. ex Havil. - shrubs, Bletilla striata - herbs) and using the simulation experiment method with the aims to: (1) quantitative analysis the relationship between plant functional traits and key climate factors; (2) to select sensitive indicators of medicinal plants and to establish vulnerability index system; (3) to reveal the mechanism of climate regulation of medicinal plants. This work will gain better understanding of how medicinal plants respond to climate change in Karst area, and also provide a clear ecological background for the germplasm resources conservation, introduction and breeding and cultivation management of medicinal plants under the background of global climate change.

理解植物对气候变化的响应及其气候调控机制是当前生态学研究的核心问题之一，但对与人类健康密切相关的药用植物，相关研究却极为匮乏。以云贵高原为中心的喀斯特地区是我国药用植物重要分布区，同时也是重要的中药材产地，在该地区开展典型药用植物响应气候变化研究具有重要的科学和应用价值。本研究拟在前期研究基础上，选取该地区典型药用植物（杜仲-乔木、钩藤-灌木、白芨-草本），通过模拟实验的方法，定量分析植物功能性状与关键气候因子间的关系，筛选出对气候变化敏感的脆弱性指标，构建完整的脆弱性指标体系，全面评价该地区药用植物对气候变化的响应，并进一步揭示其气候调控机制。本研究将增进我们对喀斯特地区药用植物如何应对全球气候变化的理解，并为全球气候变化背景下药用植物的种质资源保护、引种繁育和栽培管理等提供清晰的生态学背景。

理解植物对气候变化的响应及其气候调控机制是当前生态学研究的核心问题之一，但对与人类健康密切相关的药用植物，相关研究却极为匮乏。以云贵高原为中心的喀斯特地区是我国药用植物重要分布区，同时也是重要的中药材产地，在该地区开展典型药用植物响应气候变化研究具有重要的科学和应用价值。本研究拟在前期研究基础上，选取该地区典型药用植物（杜仲、钩藤、白芨、薏苡、虎耳草、薄荷等），通过模拟实验的方法，定量分析植物功能性状与关键气候因子间的关系，揭示其气候调控机制。.本项目研究结果：（1）杜仲、钩藤、白芨、薏苡、虎耳草等不同药用植物植物对温度及降水变化的响应规律不同，尤其是药用成分，升高CO2浓度后杜仲、白芨药用成分含量显著升高，但是钩藤碱含量显著下降。（2）以钩藤为例，温度的升高促进了钩藤细胞的分裂，钩藤叶片总数和根生物量显著增加；降水量的减少一定程度上限制了钩藤细胞生长和分裂钩藤，叶片总数和叶生物量显著降低；温度升高加剧了降水量减少对钩藤的抑制作用，根长的生长和根生物量累积明显受到限制。（3）增温后钩藤净光合速率、蒸腾速率均呈现上升趋势；降水量的减少则对钩藤光合作用呈现抑制作用，增温加剧了降水量减少对钩藤的光合作用的抑制程度，净光合速率显著下降。（4）钩藤叶片的淀粉、脯氨酸、可溶性蛋白含量在温度升高后呈现上升趋势；降水量的减少使钩藤遭受一定程度的渗透胁迫，钩藤叶片淀粉、可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白含量的累积可对钩藤提供保护作用；增温加剧了降水量减少造成的水分丧失情况，（5）降水量的减少不利于钩藤细胞膜的稳定性能，随降水量的减少钩藤叶片丙二醛和超氧阴离子自由基含量均呈现增加趋势，膜脂过氧化程度加剧；温度的升高加剧了降水减少对钩藤的氧化胁迫程度，钩藤叶片 丙二醛 和过氧阴离子含量显著上升，抗氧化保护酶活性显著增强。