被子植物是植物中種類最多，形態(tài)最多樣的類群。高的光合速率植物必須有高效的水分運(yùn)輸系統(tǒng)，但是，學(xué)界對(duì)原始被子植物如何進(jìn)化出高水分運(yùn)輸效率及運(yùn)輸安全性的了解還很少。在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助下，廣西大學(xué)植物生理生態(tài)與進(jìn)化教研團(tuán)隊(duì)對(duì)現(xiàn)存原始被子(系統(tǒng)發(fā)育基部被子植物)的水分運(yùn)輸系統(tǒng)的進(jìn)化與光合功能的關(guān)聯(lián)開展了系統(tǒng)研究，近日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《新植物學(xué)家(New Phytologist)》上。
白堊紀(jì)早期(約135Ma)地層中就出現(xiàn)被子植物化石，2300萬年以后被子植物出現(xiàn)出豐富的多樣性，白堊紀(jì)中期被子植物已在地球植被中廣泛分布，并以其高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)最終在地球植被中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位，從而在很大程度上改變了地球的光合同化能力和生物地球化學(xué)循環(huán)。
課題組博士研究生Amy Aritsara在導(dǎo)師曹坤芳研究員指導(dǎo)下，對(duì)馬達(dá)加斯Anjanaharibe-Sud保護(hù)區(qū)熱帶雨林28種基部被子植物木蘭類植物的水分運(yùn)輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能開展了研究。他們發(fā)現(xiàn)，原始被子植物木質(zhì)部導(dǎo)水率和水分運(yùn)輸安全性較低。但是，原始被子植物從均質(zhì)性木質(zhì)部向異質(zhì)性木質(zhì)部進(jìn)化過程中，木質(zhì)部不同組織(導(dǎo)管、纖維、射線細(xì)胞、軸向薄壁組織)會(huì)不斷分化。軸向薄壁組織的重要功能是能夠儲(chǔ)存糖分和水分，也可能生成表面活性成分，包裹氣泡，防止發(fā)生氣穴化，而且，當(dāng)導(dǎo)管發(fā)生栓塞化時(shí)，它們能參與修復(fù)栓塞。
該研究指出，具有較高軸向薄壁組織和有較高比例的軸向薄壁與導(dǎo)管相連的植物木質(zhì)部導(dǎo)水率明顯更高，且更接近水分運(yùn)輸效率和安全性權(quán)衡關(guān)系的極限線 。而且，射線薄壁組織比例高的物種導(dǎo)水率和安全性明顯較低。 雖然木質(zhì)部軸向薄壁組織的空間比例小于射線薄壁組織，但其與導(dǎo)管的連接性優(yōu)化了木質(zhì)部的空間配置和導(dǎo)管的功能和安全性。
該研究表明，在木蘭類植物軸向薄壁組織的進(jìn)化和水分運(yùn)輸效率-安全性雙向優(yōu)化有助于植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)。(記者 張蓋倫)
關(guān)鍵詞： 子木質(zhì)部水分運(yùn)輸系統(tǒng)
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