植物根功能属性的组织方式及进化趋势

【作者】 马泽清； 郭大立； 徐兴良； 卢明镇； Richard D.Bardgett； David M.Eissenstat； M.Luke McCormack； Lars O.Hedin；

【机构】 中国科学院地理科学与资源研究所； Princeton University； The University of Manchester； The Pennsylvania State University； University of Minnesota；

【摘要】 长期以来,植物进化理论主要是基于对叶片、花等地上部分的认识,而对地下根系结构和功能在进化过程中如何组织却鲜为人知。我们经过长期的积累,收集了全球369种植物一级根数据,揭示了全球根系生物地理格局,提出了一个全新的植物进化理论:在长达4亿年的植物进化过程中,地下吸收根朝更加高效、独立的方向进化,促进了植物的传播。从热带雨林到荒漠,植物吸收根直径整体在变细,倾向于更加灵活的构建方式,对共生真菌依赖性降低,通过该方式,植物单位碳投资的资源获取效率得以优化,从而能够高效地捕获稍纵即逝的水分和养分,增强了植物对环境的适应能力。在水分供应充足的热带雨林,根的设计对水力安全性考虑较低,细根和粗根物种共存,很多系统发育较古老的物种得以保存:而在水分胁迫较强的草原和荒漠,由于季节性资源供应方式不稳定,根系多样性下降。该工作揭示了隐秘在地下的适者生存的规则,在全球尺度证明了根效率是植物进化的动力,对于理解植物资源获取策略、生物地球化学循环和生物多样性保护至关重要。更多还原