在半干旱森林中，根和茎中的非结构性碳水化合物与树木生长及抗旱能力之间存在不同的关联

《BMC Plant Biology》：Non-structural carbohydrates in root and stem show contrasting relationships with tree growth and drought resilience in a semiarid forest

　　

摘要

背景

非结构碳水化合物在植物碳代谢中起着核心作用，可作为重要缓冲物质，在环境压力下调节树木的生长与存活。在半干旱地区，日益加剧的水文气候变化对森林的可持续性构成了重大挑战。然而，不同器官（地上部分与地下部分）中的不同非结构碳水化合物成分（可溶性糖与淀粉）与树木生长及抗旱能力之间是否存在一致的关系，目前仍不明确。我们在生长季节期间，测定了塞罕乌拉自然保护区中四种共存树种叶片、枝条、茎和根中的可溶性糖及淀粉浓度。通过主成分分析、层次划分以及线性混合效应模型，并结合由年轮数据得出的生长和抗旱指数，来研究不同器官中的非结构碳水化合物组成与径向生长及抗旱能力之间的关系。

结果

我们发现这四种共存树种在非结构碳水化合物组成及抗旱特性方面存在明显的种间差异。与抗旱能力相比，不同器官中的非结构碳水化合物组成与径向生长的关联更为紧密。在这些关系中，不同器官中的非结构碳水化合物体现了不同的功能特化。细根中的淀粉与径向生长及生长稳定性呈正相关；而茎部中的淀粉积累则与结构生长呈负相关，这进一步印证了生长与储存之间的权衡关系。尤其是，枝条中易于代谢的可溶性糖与极端缺水后的生长恢复及水分传输功能的修复呈正相关。

结论

我们的研究结果表明，在这个半干旱森林生态系统中，不同器官及不同树种之间的非结构碳水化合物组成存在显著差异。地上部分与地下部分的可溶性糖和淀粉与树木生长及抗旱能力之间的关系也有所不同。这些发现强调了在面对日益变化的气候条件时，评估树木的生长反应及抗旱能力时，需要分别考虑不同器官中的非结构碳水化合物成分。