我們以水曲柳和胡桃楸為研究對象,利用“木質部栓塞可視化技術”分別對小葉葉脈、復葉葉柄、莖木質部內栓塞產生及擴散情況進行實時捕獲及長時間序列記錄,量化了不同部位導管在干旱處理過程中氣穴化發生的動態過程。研究證實了復葉樹種枝條存在顯著的水力學脆弱性分割(hydraulic vulnerability segmentation)機制,即葉片、復葉葉柄和莖的水力失敗發生的臨界水勢顯著不同,氣穴化抵抗力依次為:莖>葉柄>葉片。同時,與葉片和葉柄相比,莖能夠在日間蒸騰強烈發生時仍保持較高的水勢,莖中氣穴化栓塞發生的風險顯著低于葉片和葉柄。由于該機制的存在,在嚴重干旱發生時栓塞優先在更末端的器官發生,復葉的水力系統在極端干旱時起到了“保險絲”的作用,通過“熔斷”機制以脫落葉片為代價保護了碳成本更高的莖干。而在濕潤生境的非極端水分狀況下,復葉樹種高效的水力系統支撐高的氣孔導度和光合速率,實現了高的生產力。復葉樹種是東北典型針闊混交林中的重要組分,本研究結果對探討該地帶性植被的氣候變化響應具有重要科學意義。
該研究成果近期以“Hydraulic vulnerability segmentation in compound-leaved trees: evidence from embolism visualization technique”為題發表在Plant Physiology。植物生理生態學科組畢業博士研究生宋佳為該論文的第一作者,郝廣友研究員為通訊作者,該研究得到了國家自然科學基金(31870593,31722013)等項目的支持。