干旱梯度下,多年生植物如何影响短柄草?

【字体: 时间:2025年03月18日 来源:Plant Ecology 1.9

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  为探究植物间相互作用及影响在干旱梯度下的变化,研究人员对短柄草(Brachypodium)开展研究,发现其受多年生植物影响且干旱起作用。

  在地球的陆地上,超过 40% 的区域是干 land habitats,地中海气候区的半干旱景观就是其中的典型代表。在这些地方,气候变化正显著地改变着生态环境,温度上升、干旱加剧,让原本就脆弱的生态系统雪上加霜。植物们在这样的环境中努力生存,它们之间的相互作用变得至关重要。然而,目前人们对于植物之间的相互作用以及这些作用在干旱梯度下如何变化,了解还十分有限。
为了揭开这个谜团,来自格罗宁根大学进化生命科学研究所(Groningen Institute for Evolutionary Life Sciences, University of Groningen)等机构的研究人员,以地中海短柄草复合体(Brachypodium distachyon complex)为研究对象,开展了一系列研究。该研究成果发表在《Plant Ecology》上。
研究人员主要采用了以下几种关键技术方法:首先,通过在西班牙东南部选取沿干旱梯度分布的 10 个研究位点,利用全球干旱指数(Global Aridity Index,GAI)评估干旱程度,获取研究区域的干旱数据。其次,在各个位点进行分层随机抽样,调查短柄草(Brachypodium)与多年生植物的空间关联,计算相对相互作用指数(Relative Interaction Index,RII)来衡量两者的关联强度和方向。再者,对短柄草的表型性状进行测量,包括植株高度、穗长等多个与适应性相关的性状。最后,通过控制实验条件,观察不同来源种子的开花时间差异。
下面来看看具体的研究结果:
  • 空间关联:研究发现,随着干旱程度增加,短柄草与多年生植物的空间关联从轻度正相关(RII=0.27)转变为负相关(RII=-0.41),不过这种影响起初只是略微显著。进一步分析发现,一个名为 Fontanar Mirador 的位点对结果影响较大,去除该位点后,负相关关系变得更加显著,且多年生植物组的影响也变得显著。这表明干旱梯度是影响短柄草与多年生植物关联的重要因素,同时多年生植物的种类也对这种关联有重要影响。
  • 表型性状变异:总体上,从野外收集的生长在多年生植物下方的短柄草,比在多年生植物外部的植株更高,穗更多更长,种子和小花的平均数量也更高。在干旱梯度上,虽然大多数表型性状受位置(多年生植物下方或外部)影响,但只有穗长的差异随着干旱梯度变化而显著改变。这说明多年生植物对短柄草的形态有重要影响,而干旱对表型性状的影响则较为复杂。
  • 开花时间:研究表明,来自最干旱位点的B. hybridum后代开花时间明显早于最不干旱位点的后代。在最不干旱的位点,来自多年生植物外部的种子所生长的植株开花时间比来自多年生植物下方的种子更早。这说明干旱和多年生植物微生境都会影响B. hybridum的开花时间。
综合研究结果和讨论部分,这项研究意义重大。它揭示了在以多年生植物为主的斑块状干旱景观中,短柄草对邻近多年生植物提供的微生境的响应会随着干旱梯度而变化,但其他因素如位点和多年生植物种类也会对这种响应产生影响。这不仅加深了人们对植物 - 植物相互作用在干旱环境中变化规律的理解,也为进一步研究植物群落的功能多样性提供了重要依据。未来研究可以在此基础上,进一步探讨这些相互作用的进化意义,以及它们如何影响植物种群的遗传变异和生态型分化。
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