二倍体-多倍体复合体中功能性状与土壤水分有效性对竞争互作的塑造机制及其生态意义

这篇研究通过温室竞争实验揭示了土壤水分有效性（HWA/LWA）如何调控二倍体-多倍体复合体（2x-12x）的竞争动态。研究发现，低水分条件（LWA）下高倍性细胞型（6x/12x）凭借功能性状（如SLA、AN、Fv/Fm和iWUE）获得竞争优势，而高水分条件（HWA）下低倍性细胞型（2x/4x）占优。研究通过现代共存理论（MCT）量化了生态位与适合度差异，为多倍体在干旱环境中的长期存续提供了机制性解释。

　　

竞争互作受土壤水分有效性的显著调控

实验以石竹属二倍体-多倍体复合体（2x、4x、6x、12x）为模型，通过双灌溉处理（HWA:40-45% VWC；LWA:15-20% VWC）揭示水分条件对竞争层级的颠覆性影响。高水分环境下，四倍体（4x）展现最强竞争力，而低水分条件下六倍体（6x）逆转为优势细胞型。竞争能力差异源于内在生长率（λ_i）与竞争敏感性的权衡：4x在HWA下因低自限系数（α_ii）占优，而6x在LWA中通过降低竞争抑制效应（α_ij）实现 dominance。

水分驱动的共存预测与竞争排除

现代共存理论（MCT）分析显示，HWA下4x-12x因高生态位差异（1-ρ>κ）可能稳定共存，而LWA中仅2x-4x满足共存条件。值得注意的是，12x-2x组合在LWA下出现优先效应（负生态位差异），表明初始定殖顺序决定竞争结局。这种水分依赖的竞争格局与细胞型自然分布高度吻合——高倍性细胞型（6x/12x）在干旱生境中占据生态位隔离。

功能性状的分化与竞争机制

叶片生理性状表现出显著的倍性特异性分化：12x的气孔导度（g_s）显著高于4x，而二倍体（2x）的比叶重（LDMC）远超多倍体。性状-竞争模型揭示：

1. 竞争耐受性：低净光合速率（A_N）和光化学效率（F_v/F_m）增强竞争耐受性（α_tt_f<0），尤其在LWA下显著；
2. 竞争效应：高比叶面积（SLA）在LWA下强化邻株抑制（α_et_c>0）；
3. 性状分异效应：A_N与LDMC的差异降低竞争强度，支持"竞争-性状相似性"假说。

多倍体适应干旱的生态启示

研究揭示了多倍体在干旱环境中的双重优势：一方面，高倍性细胞型通过功能性状重构（如高SLA促进热耗散、低iWUE维持资源获取）适应水分胁迫；另一方面，其竞争能力的环境依赖性预示气候变化下多倍体扩张潜力。该发现为理解地中海区域植物群落响应干旱化提供了关键机制框架。