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輸系統(tǒng)，但是，學(xué)界對原始被子植物如何進化出高水分運輸效率及運輸安全性的了解還很少。在國家自然科學(xué)基金項目的資助下，廣西大學(xué)植物生理生態(tài)與進化教研團隊對現(xiàn)存原始被子(系統(tǒng)發(fā)育基部被子植物)的水分運輸系統(tǒng)的進化與光合功能的關(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，白堊紀中期被子植物已在地球植被中廣泛分布，并以其高競爭優(yōu)勢最終在地球植被中占據(jù)優(yōu)勢地位，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，對馬達加斯Anjanaharibe-Sud保護區(qū)熱帶雨林28種基部被子植物木蘭類植物的水分運輸系統(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)部進化過程中，木質(zhì)部不同組織(導(dǎo)管、纖維、射線細胞、軸向薄壁組織)會不斷分化。軸向薄壁組織的重要功能是能夠儲存糖分和水分，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，當導(dǎo)管發(fā)生栓塞化時，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化和水分運輸效率-安全性雙向優(yōu)化有助于植物對環(huán)境的適應(yīng)。(記者 張蓋倫)
關(guān)鍵詞： 子木質(zhì)部水分運輸系統(tǒng)
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