热带森林木质藤本植物吸收根的功能性状与变异机制研究

Absorptive roots play a key role in the growth and survival of plants, as well as largely affecting material cycles in terrestrial ecosystems. Root functional traits include anatomy, morphology, nutrients and mycorrhizal colonization, representing the physiological functions of roots, and reflecting the adaptive strategies to the environment. However, previous studies mainly focus on woody and herbaceous plants and ferns, while seldom explore lianas. As special plant taxa in tropical forest, lianas contribute greatly to maintaining biological diversity and ecosystem functions. Therefore, we plan to choose common 40 species of lianas (mainly climbing plants, including 34 families and 36 genus) and 40 erect woody plants (including 23 families and 34 genus, this sampling work has been finished), respectively, as study materials. The objective of this project is to study the variation patterns and affecting factors of functional traits in lianas, and the relationships among the functional traits, as well as their differences with erect woody plants. These results will reveal the regulation mechanisms of the absorptive root structure and functions of lianas. Our study not only has obvious scientific innovation, but also provides a better understanding for ecosystem structure and functions of tropical forests.

木本植物吸收根不仅对植物个体生长和存活具有重要影响，而且在陆地生态系统物质循环过程中发挥关键作用。细根功能性状包括根解剖结构、形态特征、组织化学和菌根侵染特征等，不仅能够表征根生理功能的强弱，而且反映其适应环境的策略。但是近20年，这些研究主要针对木本植物、草本植物和蕨类植物展开，忽略了木质藤本植物（Lianas）。木质藤本植物是热带森林中特殊的植物类群，在维持物种多样性和生态功能方面发挥重要作用。为此，本项目拟选择海南热带森林中常见的40种木质藤本植物（包括34个科，38个属）和40种直立木本植物（包括23个科，34个属，已完成取样工作），研究木质藤本吸收根功能性状的变异规律和影响因子，不同功能性状之间的关联，以及与直立木本植物间的差异，揭示热带森林中木质藤本植物吸收根结构与功能的调控机制。本研究结果，不仅在理论上具有明显的科学创新性，也为深入了解热带森林生态系统结构和功能提供重要参考。

藤本植物是热带森林中特殊的植物类群，在维持物种多样性和生态功能方面发挥重要作用。藤本植物吸收根功能性状包括根解剖结构、形态特征、组织化学和菌根侵染特征等，不仅能够表征根生理功能的强弱，而且反映其适应环境的策略。本项目的主要研究内容、重要结果和关键数据如下：（1）木质藤本植物与直立木本植物根尖功能性状的差异。与直立木本植物相比，藤本植物根尖具有木质藤本具有显著高的比根长、组织N浓度和分支比，具有显著低的组织密度和C:N比，但是在其他四个功能性状上（如根直径、皮层厚度、中柱直径和菌根侵染率）无明显差异。以上功能性状说明藤本植物在热带地区是地下资源的优势竞争者。（2）木质藤本植物根尖功能性状受进化历史的影响。木质藤本根尖中九个根尖功能性状中，仅三个功能性状（根直径、皮层厚度和中柱直径）探测到显著的系统发育信号，表明木质藤本根尖功能性状在进化中相对不稳定。（3）木质藤本植物根尖功能性状之间的关联。藤本植物根尖功能性状之间存在紧密的关联，体现出高效获取资源的特性。（3）本项目已发表论文6篇，其中，SCI论文5篇，一区SCI收录期刊论文4篇，北大核心1篇。培养硕士研究生3名，其中2022年毕业1名。 项目获得的大量藤本植物吸收根解剖、形态、组织化学、菌根侵染特征，不仅在理论上具有明显的科学创新性，也为深入了解热带森林生态系统结构和功能提供重要参考。