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为探究异养生长对温带气候下耕地系统一年生植物竞争成功的影响，研究人员分析 28 种植物（13 种作物、11 种杂草、4 种模式植物）的异养生长，发现最大苗长随种子质量增加或 Ψb、Tb降低而增加，杂草中相关参数与种子质量显著相关，为农业系统预测等提供依据。
在温带气候的耕地系统中，一年生植物的幼苗出土时间是其竞争成功的关键因素。这一时间由季节性种子休眠（杂草）或播种日期（作物）、种子萌发以及随后在土壤表面下的异养生长决定。然而，与种子萌发等阶段相比，异养生长阶段（幼苗依赖种子储备而非光合作用的阶段）在田间条件下对幼苗定植至关重要，却一直未得到充分研究。目前，大多数记录杂草和作物异养生长模式变化的研究仅限于单个或少数物种，缺乏对种间和种内变异及其与种子性状关系的全面分析。因此，开展相关研究以填补这一空白、深入了解异养生长的规律和机制具有重要意义。
为解决上述问题，研究人员开展了关于植物异养幼苗生长的研究。不过文中未明确提及研究机构。该研究分析了 28 种植物物种（包括 13 种作物、11 种杂草和 4 种模式植物）的初级种子根和地上部分的异养生长，重点关注其种间和种内多样性以及生长同步性，并调查种子性状（包括种子质量和发芽的水热时间模型参数 —— 基础水势 (Ψb) 和基础温度 (Tb)）与异养生长参数之间的关系，以探索这些性状如何影响生长动态。研究得出，最大幼苗长度随种子质量的增加或 Ψb、Tb的降低而增加，杂草的中伸长期的热时间、最大地上部分生长速率和生长同步性与种子质量显著相关。该研究成果发表在《Environmental and Experimental Botany》，有助于增强预测农业系统中植物表现的能力，为杂草管理策略提供信息，并支持变化环境中的生态预测。
研究主要采用了以下关键技术方法：一是数据收集，包括 12 种植物物种的新数据集实验数据和 16 种植物物种的文献外部数据，实验中通过破坏性测量法测量芽和根的生长，文献数据则从已发表文章中提取并重新分析；二是数据拟合，使用 Weibull 方程拟合芽和胚根长度与热时间的关系，以估计异养生长参数；三是统计分析，运用广义线性混合模型（GLMm）、回归分析、主成分分析（PCA）等方法，分析种间和种内差异、各参数与种子性状的关系等。
3.1 不同植物物种的地上和根生长变化：整合新数据集和已发表数据
通过对新数据集和已发表数据的分析，发现大多数物种的 R2 值高于 0.97，表明模型与观测数据有很强的相关性，均方根误差（RMSE）值表明预测误差最小。在异养生长参数中，最大长度和中伸长期的热时间（X50）在不同物种的地上和根生长中变化最大。作物通常具有较长的最大长度和较高的 X50 值，而杂草和模式植物倾向于具有较短的最大长度和较低的 X50 值。不同物种的最大生长速率差异也很大，杂草通常表现出较高的生长速率。
3.2 地上生长参数的种内变异
对测试的作物物种的地上生长种内变异分析表明，不同物种的最大生长长度、X50 和生长速率存在显著差异。例如，油菜（Brassica napus）和菜豆（Phaseolus vulgaris）的地上生长种内变异最大，胡萝卜（Daucus carota）的种内变异较低。
3.3 异养生长同步性
对不同分类变量的生长同步性比较分析显示，作物和杂草之间的地上生长同步性存在统计学显著差异，杂草的中位生长同步性高于作物，但根生长同步性在两组之间没有显著差异。其他组（单子叶 / 双子叶、豆科 / 非豆科、秋冬 / 春夏作物）之间的差异不显著。
3.4 种子性状与异养幼苗生长参数的关系
种子质量与最大地上和根生长长度呈正相关，在杂草中，最大长度和生长同步性与种子质量呈显著正相关，而在作物中无显著关系。发芽的基础水势 (Ψb) 与最大根和地上长度呈负相关，基础温度 (Tb) 仅与最大根长度呈负相关。
3.5 基于性状的不同植物类群异养幼苗生长聚类
主成分分析（PCA）和主坐标分析（PCoA）表明，第一主成分（PC1）主要反映最大生长速率、最大生长长度和 Tb的梯度，第二主成分（PC2）主要与种子质量和水势阈值相关。作物、杂草和模式植物在性状空间中大部分重叠，杂草在 PC1 上的分散度最广，反映了在次优条件下与生长和发芽相关性状的多样化策略，作物表现出中等性状变异性，通常趋向于高种子质量和较低的发芽阈值。
研究结论表明，该研究通过分析 28 种植物物种的异养生长，揭示了种间和种内多样性、生长同步性以及种子性状与异养生长参数之间的关系。种子质量、Ψb和 Tb是影响异养生长动态的关键因素，不同植物类群（如作物、杂草）在生长策略上存在显著差异。这些发现不仅拓展了对异养生长机制的理解，还为农业生产中的作物育种、杂草管理以及生态预测提供了重要的理论依据。例如，在作物育种中，可根据种子质量等性状选择具有优良异养生长特性的品种，以提高幼苗定植能力和竞争力；在杂草管理中，了解杂草的异养生长与种子性状的关系，有助于制定更有效的防控策略。此外，研究结果还强调了在变化的环境中，植物通过调整异养生长策略来适应不同条件的重要性，为生态系统的稳定性和可持续性研究提供了新的视角。
