西南亚高山代表性木本植物对全球气候变化的响应与适应

本项目以对气候变化敏感的西南亚高山地区为研究区域，选择代表性木本植物（粗枝云杉、岷江冷杉和青杨等）的天然种群作为研究对象，采用野外观测和室内研究相结合的思路，通过在野外设置开顶式生长室来提增生长环境的CO2浓度和温度，在基地利用封顶式生长室精确控制CO2浓度、温度、水分以及紫外辐射等环境条件的方式，模拟全球气候变化后木本植物所面临的各种生长条件和环境，同时从海拔梯度上以空间换时间，并结合基因组学、蛋白质组学、代谢组学与生态生理学等不同学科知识，从形态、生理、生化、代谢、蛋白质以及基因等多个不同水平去研究和揭示木本植物在物种间、不同海拔生境下、不同性别间对全球气候变化的响应和适应对策差异，进而揭示木本植物对气候变化适应的内在机制，为西南亚高山地区森林生态系统的经营与管理提供理论依据，并为该地区退化生态系统的恢复与重建提供科学指导。

以对气候变化敏感的西南亚高山地区为研究区域，以区域内的代表性木本植物(粗枝云杉、岷江冷杉和青杨等)为研究材料。我们开展了以下三个方面的工作：[1]从物种进化角度出发，紧密围绕植物多样性及其进化等方面的科学问题，从形态、生理及分子生物学方面，开展气候敏感地区代表性木本植物的系统发育、生物进化、物种形成以及极端气候环境影响下的物种进化规律研究，阐明气候变化对各代表性树种生存力的影响，开展主要物种种群生存力分析及物种敏感性评估与保护性研究，提出切合未来气候条件下适应木本植物生长的措施、方案和技术，为木本植物保护与森林经营管理提供科学依据。[2]从海拔梯度角度出发，围绕亚高山生态系统结构和功能上的重大科学问题，开展由于气候变化导致的亚高山生境内生物与非生物环境因子发生不同程度改变的研究，从生态生理学、代谢组学、蛋白质组学以及基因组学等多学科、多方位、多角度出发，探讨亚高山不同海拔生境内植物从宏观生态系统层面到微观个体生理层面对气候变化进行响应的生态学机制，提出适合我国亚高山森林生态系统健康发展的新技术与新理论，服务于国家生态安全和林业可持续发展战略。[3]从植物性别差异的角度出发，围绕雌雄异株植物的生长、生殖以及资源需求的性别二态性分化等重要的生物学问题，探讨木本植物的雌雄个体在气候变化后的形态、生理和生态差异基础，结合分子生物学及蛋白质组学等先进的技术手段，从基因表达、蛋白质谱分析、转录调控等方面寻找、鉴定和注释导致性别二态性产生的基因，揭示功能与代谢途径产生差异的原因，为研究气候变化后雌雄异株植物的生理生态响应提供措施与方法，为合理预测并控制雌雄异株植物各性别种群相对数量提供技术支撑与科学依据。