成都生物所在树木低级细根差异性响应土壤冻结和冻融研究中取得进展

　　

 土壤冻结和冻融循环是高纬度和高海拔地区常见的自然现象，影响着植物的生长和生理过程。然而，目前有关冻土区木本植物的研究多集中于地上部分，由于雪被覆盖、采样困难等影响，有关地下根系的研究甚少。细根是一个高度复杂的分枝系统，也是土壤环境变化的敏感指示器，对细根进行分级监测，有助于全面了解植物对土壤环境变化的响应。 

 基于此，中国科学院成都生物研究所地表过程与生态系统管理项目组博士生谢路路在尹春英研究员的指导下，以西南亚高山优势针叶树种粗枝云杉（Picea asperata）为研究对象，采用室内控制实验模拟土壤冻结和冻融循环，依据根序分级理论和吸收根模块概念，以1级根和前3级根作为实验单元，探究了云杉不同根序细根对土壤冻结和冻融的差异响应。研究表明：1）土壤冻结和冻融破坏了细根的细胞膜结构，并降低了根系活力，增加了丙二醛和超氧阴离子自由基的产量。土壤冻融比冻结处理的效果更显著。2）低级细根可以看作是植物响应寒冷胁迫的敏感单元。土壤冻融和冻结胁迫下，细根通过增加不饱和脂肪酸含量、抗氧化酶活性、渗透调节物质和植物激素含量应对胁迫。3）因结构和生理活性原因，1级根比前3级根对土壤冻融/冻结的响应更敏感。本研究揭示了不同根序细根对土壤冻结和冻融的差异性生理响应，可加深对细根异质性的认识，为森林经营和管理提供依据。 

 上述研究结果以“Low-order fine roots of Picea asperata have different physiological mechanisms in response to seasonal freeze and freeze–thaw of soil”为题发表在《Plant Biology》。谢路路为论文第一作者，尹春英研究员为论文通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、四川省科技计划、中国科学院战略性先导科技专项项目的联合资助。 

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　　图1. 云杉细根分级 

 

 

　　图2. 云杉1级根和前3级根生理特征对土壤冻融和冻结响应的主成分分析 

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　　图3.土壤冻结和冻融处理对云杉低级细根生理性状的影响