利用木質素可指示秦嶺林線樹木生長的種間差異與水熱響應關系

近日，陜西省西安植物園研究團隊在利用木質素指示秦嶺林線樹木生長的種間差異與水熱響應關系方面取得研究進展，相關研究成果發表于Global and Planetary Change上。

太白紅杉作為秦嶺高山林線的先鋒樹種，是中國特有、秦嶺唯一的落葉松屬國家二級保護樹種，并與其林下物種形成十分脆弱的森林生態系統，在指示氣候環境變化、評估水源涵養功能和保護高山生物多樣性中發揮著重要作用。木質素作為樹木徑向和軸向生長的第二大結構性物質，具有支撐組織結構穩固和應對水熱環境脅迫的功能，尤其結構位點與功能基團是探究生長—環境響應關系的有效指標。然而，能否利用木質素結構特異性來研究林線樹種的種間生長關系和氣候響應特性還存在未知，其相關化學結構機理也有待進一步厘清。

該研究利用木質素間位甲氧基穩定氫同位素比率的年際與種間變化特征表明，太白紅杉與其林下第二生態位的陜西杜鵑在氣候暖干化背景下，尤其自1990年以來正經歷著生長季延長和熱量積累的一致性增強種間模式。對于水熱氣候響應，兩樹種存在明顯的種間差異性，即落葉針葉生活型—太白紅杉能較好的記錄生長季5-9月溫度和降水信號，而常綠闊葉生活型—陜西杜鵑則發生水熱信號丟失現象。優勢生活型樹種的權重組合發現，秦嶺林線樹種組合能更為顯著地通過木質素甲氧基穩定氫同位素指示高山區域的水熱環境變化。對于種間響應差異的可能機理在于，盡管木質素生物合成存在種間協同性，但木質素母苯環3位和5位存在位點甲基化的生理代謝異質性，從而使得將僅含有間3位木質素單體的太白紅杉與同時含有間3/5位木質素單體的陜西杜鵑進行物種組合，更能反映整個林線森林生態系統樹木生長動態對水熱資源變化的響應。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.gloplacha.2024.104468