我院科研团队在植物异速生长研究领域取得新进展

近日，我院科研团队在阐明树木异速生长的形成规律与动态变化方面取得新进展，相关成果以“Flow Similarity Model Characterizes Hydraulic-Mechanical Trade offs Driving Size-Dependent Allometric Scaling Across Branch Orders in Oak Trees”为题发表于国际知名植物学期刊《New Phytologist》。

异速生长描述了生物体不同属性之间的不等速生长关系，是解析个体资源分配策略与适应性的核心理论，深刻影响了从个体到生态系统不同层级的结构格局与生态功能。当前的理论模型认为，生物体内普遍存在的分形的资源分配网络结构，是形成异速生长规律的关键生物物理学约束，然而异速生长究竟因何而来、为何变化，一直是理论发展的难点。

针对这一问题，研究团队选取云南哀牢山壳斗科木本植物，围绕枝条分枝结构及其异速生长规律开展研究。针对不同海拔和光照环境的植株，通过测定各等级亚分枝单元的形态及生物量指标，系统对比了WBE、PES、FS三类重要异速生长模型的理论假设与预测效果。研究结果表明，枝条的分枝直径系数a稳定保持在0.5，是决定异速生长指数的核心指标；末梢分枝以水力运输效率为核心约束，近主干的高阶枝段则优先满足机械支撑需求，其中k+2级分枝是植株水力-机械功能转换的关键阈值。研究结果揭示了木本植物分枝结构中水力运输与机械支撑之间的动态平衡，为补充和拓展FS模型等植物异速生长理论提供了新的论证。同时，研究突破传统异速生长线性拟合方法的局限，引入二次多项式模型量化异速生长指数的非线性动态，论证了环境因素对异速生长指数变化速率的调节作用，为学界关于环境是否改变异速生长指数的争议提出了新的解释。

植物枝条异速生长特征在不同分枝过程中呈现出水力运输-机械支撑之间的权衡。A：壳斗科植物枝条分枝结构示意图；B：各分支结构参数随分支级变化；C：枝条异速生长指数在分支级梯度上规律性变化。

我院孙晗副教授为本文第一作者兼通讯作者，研究生陶秋雨、张景露、刘杨，本科生杨鸿博（已毕业）参与了本研究。研究得到我校孙建新教授、王襄平教授、樊大勇教授、武晓昱副教授，以及田纳西大学诺克斯维尔分校Charles A. Price教授的建议、指导与帮助。

该研究获得国家自然科学基金青年科学基金项目（C类）、北京林业大学大学生创新创业训练计划项目资助，云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站为野外采样提供了重要支持。

论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.71361

编辑：孙晗

审核：张振明