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青海省寒区恢复生态学重点实验室研究小组通过光效梯度实验揭示了种子大小对幼苗存活的直接和间接影响

  生活史策略的理论模型假设种子大小与后代生存之间存在正相关关系,然而,关于这种关系如何随环境变化或与幼苗性状之间的关系研究还很少。因此,青海省寒区恢复生态学重点实验室周华坤研究员团队通过设置光照梯度实验,监测了采自青藏高原东部高寒、亚高寒草甸的303种被子植物出苗后第一年的幼苗存活率,并使用线性模型(LM)和系统发育广义线性模型(PGLM)来测试种子大小与存活率之间的关系,及其在光照条件下的差异。此外,通过径路分析(PA)和系统发育验证径路分析(PPA)评估了种子大小与其他幼苗性状(出苗时间、比叶面积、根:茎生物量比、生物量生长)之间的相互作用,揭示了对幼苗存活的影响方式。

  研究发现:只有在中强光处理下,种子大小与幼苗存活率呈正相关。PA和PPA表明种子大小对幼苗存活的正向影响是间接的,主要通过生物量的增长起作用。在弱光条件下,较大的种子表现出较快的生长速度,从而提高了幼苗的存活率,种子大小对幼苗存活的直接影响为负。种子大小与幼苗存活率之间的关系既依赖于环境,也依赖于系统遗传。大型种子的生存优势在于它们在低资源环境中具有较高的生物量增长能力。然而,该研究发现,更大的种子面临着虽小但更直接的死亡风险,是一种不可忽视的权衡。所有的幼苗性状及其之间的关系在不同光照处理下都有所不同。因此,在构建幼苗动态模型时,应考虑环境对幼苗性状的影响、幼苗性状之间的相互作用以及系统发育。本研究对高寒草地恢复潜力和调控机制的认识,牧草新品种选育和改良均具有较好的参考价值。

  该研究结果于2019年5月以“Direct and indirect effect of seed size on seedling survival along an experimental light availability gradient”为题在线发表在《Agriculture, Ecosystems and Environment》期刊上。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划项目以及青海省寒区恢复生态学重点实验室“青海省创新平台建设专项(2017-ZJ-Y20)”等项目的资助。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.agee.2019.05.009

图 种子大小、出苗时间、比叶面积、根:枝生物量比、生物量增长和幼苗存活之间的作用关系

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