广寄生在裸子和被子植物寄主上的水分生理生态特征对比研究

Semi-parasitic plants are in a special niche, which completely rely on the water and nutrient resources of their hosts, but assimilate their own carbon by photosynthesis. Therefore, the hydraulic structure of semi-parasitic plants is different from general land plants. The previous studies on water relationship between semi-parasitic plants and hosts mainly focused on the interaction. There is little concern about the difference of the same semi-parasitic plants in different types of hosts, which is important for understanding its water use strategy and adaptability. Taxillus chinensis is a semi-parasitic evergreen shrub in Loranthaceae, and its dry branches and leaves are commonly used Chinese traditional medicine. The host tree species of Taxillus chinensisare very broad, including dozens of angiosperm tree species and multiple gymnosperm tree species. The difference in water supply efficiency between the two types of host trees may influence the leaf traits, leaf-stem coordination, and ecological adaptability of Taxillus chinensis. This project will use the Taxillus chinensis on two types of hosts as materials, through studying the leaf characters and photosynthetic water relationship and so on. Mainly verify the following scientific hypotheses: compared with gymnosperms that have tracheids, the water conditions of angiosperms with conduits are better, Taxillus chinensis on angiosperms tree species may have higher minor vein density, mid-day stem and leaf water potential, and stomatal conductance; and the coordination between leaf water supply and demand exit in Taxillus chinensis. The implementation of this project will be helpful to understand the mechanism of the broad-spectrum parasitic feature of Loranthaceae plants, provide the factual basis for the richness and perfection of the physiological ecology theory of parasitic plants, and provide a theoretical basis for the breeding and management of Taxillus chinensis.

半寄生植物处于特殊的生态位，自身能进行光合作用，但需要从寄主获取水分和矿物质养分，因此，其水力结构和水分利用方式有别于一般的陆生植物。以往的水分关系研究侧重半寄生植物与寄主间的相互影响，少有关注相同的半寄生植物种在不同的寄主类型上水分利用策略和生态适应性的差异。广寄生是桑寄生科一种半寄生常绿灌木，寄主包括裸子植物和被子植物，而两类寄主由于水力结构的差异形成不同的供水效率，直接影响广寄生的水力结构和生态适应性。本项目以两类寄主上的广寄生为材料，通过研究其叶片性状和光合水分关系等生理生态特征，验证以下科学假设：相较于木质部管胞的裸子植物，具有导管的被子植物的水分条件较好，寄生于后者的广寄生具有更高的小脉密度、正午枝叶水势和气孔导度等；广寄生存在叶片水分供需协作关系。研究结果将有助于理解桑寄生科植物的广谱寄生特征的机制，丰富和完善寄生植物水分生理生态学的理论，为广寄生的繁育和管理提供理论依据。

广寄生是一种能够同时寄生在被子和裸子植物树种上的半寄生植物，自身叶片能够进行光合作用，需要从寄主获得无机盐和水分。而裸子和被子植物树种的水分运输效率存在巨大差异，两种类型寄主上广寄生的生理生态特征是否存在差异，以及存在哪些差异尚不明确。本项目利用自然类群提供的梯度，验证寄生在两类植物的广寄生在叶片水分供需协作、枝叶光合水分协作即气孔调节参与枝条免受气穴化胁迫等假说的适用情况。通过测定广寄生和两种类型寄主树种与光合水分关系相关的一系列功能性状，主要发现：（1）被子植物寄主上的广寄生具有显著较大的叶片面积，显著较低的小脉密度和气孔密度。广寄生叶片气孔密度和小脉密度间存在显著的正相关关系，表明叶片水平水分供需协作关系在半寄生植物中同样存在，该研究拓展了叶片水分供需协作假说的适用植物类群。（2）两类寄主上广寄生的边材比导率没有显著差异，但都低于寄主的边材比导率。两种类型寄主上的广寄生木材密度没有显著差异，但都显著高于寄主树种的木材密度。广寄生和被子植物寄主的导管直径均无显著差异，但广寄生的导管密度显著低于寄主树种。被子植物寄主的边材比导率与其上广寄生的边材比导率间具有显著的正相关关系，同样的木材密度间也具有显著的正相关关系。广寄生的水力性状在两类寄主上差异不显著，这可能是裸子植物寄主池杉和落羽杉都是生长在水里或湖边有关，水生生境补偿了裸子植物的水分运输能力，使得裸子植物寄主达到了与被子植物寄主相近的水分供应能力。（3）池杉和落羽杉在作为广寄生寄主时的整树蒸腾通量要显著低于无广寄生的植株，并且裸子植物树种上的广寄生具有显著更高的蒸腾速率，说明广寄生对裸子植物寄主的水分利用具有明显的负面影响。广寄生的水分利用效率均显著低于其寄主树种。本研究探讨了广寄生与裸子和被子植物寄主树种的水分关系问题，研究结果将有助于增加人们对其生理生态特征及其在不同类型寄主上适应机制的了解。