被子植物导管尺寸与数量的全局权衡机制及其对水分运输功能与策略的调控作用

本研究针对被子植物导管性状在水分运输中的功能权衡机制，通过整合3992个物种种内及54个物种种间数据，并结合80种树木枝条的新实验数据，揭示了导管直径与密度间遵循"packing rule"（-1.0幂律），发现木质部 lumen fraction 与导管密度正相关，而比导管率与导管面积和木材密度相关，为植物水力效率与安全策略的演化边界提供了重要理论依据。

　　

被子植物导管的功能性状深刻影响水分运输、代谢与生理表现。其中导管直径与数量间的权衡关系——即"packing rule"（填充规则）——已被广泛证实，但其与水力功能变异主要维度的关联在跨物种及种内层面仍不明确。研究整合了3992个物种的种内数据和54个物种的种间文献数据，并新增80种树木枝条的实测数据，系统分析了茎部关键木质部性状（包括导管直径、单个导管腔面积（vessel lumen area）、导管密度（vessel density）、腔隙分数（lumen fraction，即单个导管腔面积与导管密度的乘积）、非导管腔隙分数（non-vessel lumen fraction）、比茎导管率（specific stem conductivity）和木材密度（wood density）与叶片质量的协同变化规律。

跨数据集分析显示：平均导管腔面积与导管密度呈约-1.0幂律关系。腔隙分数的变异极少由总导管腔面积解释，而在所有物种的茎和枝中，腔隙分数与导管密度呈正相关。木材密度与平均导管腔面积呈微弱负相关，但与腔隙分数或非导管腔隙分数均无显著关联。导管面积随叶片质量增加而扩大。比茎导管率与平均导管腔面积和木材密度密切相关。这些发现不仅验证了填充规则的理论外延，更明确了被子植物水力效率与安全策略在种内和种间层面的演化边界。