酸枣根系导管结构的可塑性对自然梯度干旱生境的适应机制

根系导管是植物吸收和输送水分的主要通道,导管的结构将最终决定其导水功能和效率,研究导管结构的可塑性是理解植物对干旱梯度适应机制的关键。以采自烟台-石家庄-银川-吐鲁番形成的自然梯度干旱生境中生长的酸枣植株为试验材料,采用离析法和植物显微技术,探究酸枣根次生木质部导管对梯度干旱生境适应的结构特征和机制。结果表明:酸枣根系次生木质部导管有6种类型,不同生境中同种导管的数量和形态差异较大。根据管尾情况可将导管分为三类:无尾型、一端有尾型和两端有尾型导管,且在结构上表现出特定的适应特征及规律。从烟台至吐鲁番随干旱加剧,根系中网纹导管管壁加厚,管尾变短;孔纹导管长度、宽度、直径减小,壁厚增加,管尾变长;螺纹导管长度变小,管壁变薄,管尾变短;梯纹导管长度、宽度和直径均降低,从无尾型向有尾型转变;木纤维长度、宽度变小,管壁变薄,管尾加长。与烟台样地的导管相比,石家庄、银川和吐鲁番样地的孔纹导管长度分别减小了17.63%、11.23%和7.67%;螺纹导管的管壁分别减小了20.2%、11.4%和14.6%;梯纹导管的长度和宽度分别减小了29.1%、37.6%、31.4%和20.7%、48.5%、28.6%;木纤维的长度分别减小了0.7%、1.5%和2.6%,宽度减小了2.2%、4.7%和5.4%,管壁厚度减小了33.2%、29.3%和22.1%。说明酸枣植株根系导管的可塑性较大,导管形态和结构的变化利于水分和养分的高效吸收和转运。导管长度、管壁和管尾的变化增强了根系的韧性和伸展能力,利于根系深扎、吸收深层土壤中的水分并快速补充植株在干旱环境中的蒸腾散失,从而适应干旱生境,保证植株的正常生长和代谢。

Mechanism of Plasticity of Root Vessel Structure of Ziziphus jujuba var. spinosa Adapting Ecotopes along a Natural Drought Gradient