WinRHIZO Pro：毛竹幼苗根系對不同干旱強度和干旱持續(xù)時間的響應

受全球變暖影響，干旱發(fā)生的頻率和其破壞力被預測會持續(xù)增加。理解植物適應干旱的策略和生理機制，有利于改進農業(yè)和林業(yè)管理措施，降低氣候變化對植被的影響。

植物可采用根生物量調整、根系分布深度變化和生理塑性等適應策略去避免遭受干旱脅迫或忍受干旱脅迫。但目前對根系生長響應干旱脅迫仍缺乏統(tǒng)一認識。

幼苗階段是探究植物根系形成策略的關鍵階段，在不利環(huán)境條件下，呈現(xiàn)出快速死亡和高度形態(tài)塑性等特點。因毛竹具有非常大的經濟價值、栽培意義和很強的資源競爭能力，且毛竹幼苗階段主要生長根系，地上部分生長緩慢�；�于前述兩點原因，中國林業(yè)科學研究院亞熱帶林業(yè)研究所楊振亞等選用毛竹幼苗為實驗材料，開展了根系對不同干旱強度和干旱持續(xù)時間適應策略的探究性實驗。通過連續(xù)測量3個月的幼苗生長、比根長、根系構型（分形維數(shù)）、根系分枝角度、拓撲指數(shù)和非結構性碳水化合物濃度等指標，結果發(fā)現(xiàn)，1.干旱導致根和地上生物量均顯著下降；2.干旱脅迫下，第一個月測得的比根長下降，第三個月測得的比根長增加，分形維數(shù)和分枝角度均減小，拓撲指數(shù)和非結構性碳水化合物濃度均增加；3.非結構性碳水化合物濃度與比根長和拓撲指數(shù)呈正相關，與分形維數(shù)和分枝角度呈負相關。結果表明，毛竹幼苗采用“簡單、昂貴（低比根長和高拓撲指數(shù)）”構型適應短期干旱（一個月），采用“廉價（高比根長）”構型適應長期干旱（3個月）；非結構性碳水化合物濃度增加在一定程度上支持了根系構型塑性。

該研究成果以“Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations”為題，發(fā)表于Forests。

該研究成果涉及的比根長、根系構型（分形維數(shù)）、根系分枝角度、拓撲指數(shù)等指標是通過加拿大Regent公司的根系分析軟件WinRHIZO Pro的相關功能測得，其中根系構型和拓撲指數(shù)是描述根系構型的常用參數(shù)。由于盆栽實驗的土壤體積相同，還可呈現(xiàn)單位土壤體積的根長、根表面積、根生物量等參數(shù)。
 

圖1. 干旱對根生物量、地上生物量和根冠比的影響

圖2. 干旱對根系形態(tài)的影響

圖3. 干旱對根系構型的影響

圖4. 不同直徑級根長和比根長

圖5. 非結構性碳水化合物濃度和組成

圖6. 非機構性碳水化合物與比根長、拓撲指數(shù)、分枝角度和分形維數(shù)間的相關性

原文信息
Yang, Z.; Cao, Y.; Zhao, J.; Zhou, B.; Ge, X.; Li, Q.; Li, M. Root Response of Moso Bamboo (Phyllostachys edulis (Carrière) J. Houz.) Seedlings to Drought with Different Intensities and Durations. Forests 2021, 12, 50.

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