Исследование вариации признаков сосудов тонких корней по топологическому порядку у тропических деревьев

Анатомические и гидравлические признаки могут косвенно и прямо измерять транспортную способность корня соответственно. Изучение вариации признаков корня по топологическим порядкам внутри вида — ключ к пониманию функциональных сдвигов вдоль архитектуры корня и их анатомической основы. Однако ни одно исследование не изучало вариацию сосудистых признаков тонких корней по топологическим порядкам внутри и между видами.

В исследовании, опубликованном в Journal of Experimental Botany, учёные из Сишуанбаньнаского тропического ботанического сада (XTBG) Китайской академии наук и их коллеги исследовали вариацию трубчатых признаков тонких корней по топологическим порядкам у тропических видов деревьев. Они также изучили, как на признаки тонких корней влияют факторы окружающей среды, характеристики вида и экологические ниши.

Исследователи охарактеризовали признаки тонких корней, связанные с корой, стелой и сосудами, у пяти топологических порядков у 80 отдельных деревьев 20 видов в Сишуанбаньна, Китай.

Они обнаружили сильную вариацию большинства изученных признаков между топологическими порядками корней. В частности, они обнаружили сильное увеличение теоретической удельной гидравлической проводимости ксилемы (K_th, наиболее часто используемого параметра для изучения транспорта воды в ксилеме), среднего диаметра сосудов (MVD) и среднего гидравлического диаметра с увеличением топологического порядка корней.

Кроме того, признаки сосудов и гидравлические признаки тонких корней демонстрируют сильные паттерны сопряжённой изменчивости между видами. Виды с более толстыми тонкими корнями склонны отдавать предпочтение гидравлической эффективности, а не безопасности. MVD и доля сосудов всегда положительно коррелировали с K_th у разных видов, что подчёркивает механистическую важность размера и доли сосудов для транспортной способности тонких корней.

Внутри каждого вида диаметр корня (RD), диаметр стелы (SD), отношение диаметра стелы к диаметру корня (SDR) и K_th увеличивались с ростом топологического порядка корней, а K_th имела значимые положительные связи с RD, SD и SDR.

Результаты показали доминирующую роль топологического порядка в контроле водопроводящей способности корней, что отражает фенотипическую пластичность и структурные адаптации ксилемы корня в ответ на изменяющуюся доступность почвенной воды в условиях изменения климата.

«Наша работа — одно из первых исследований, совместно изучающих вариацию и сопряжённую изменчивость признаков сосудов корней вдоль непрерывного градиента топологических порядков. Она даёт новое понимание вариации анатомических признаков тонких корней и подчёркивает важную роль порядковых схем в объяснении гидравлических процессов в тонких корнях у видов тропического леса», — сказал Ся Шанвэнь из XTBG.