中国西部核桃的生态适应机制

核桃是世界范围内重要的经济树种，它果材兼用，无论面积和产量在各类干果中均居首位。我国是世界核桃的第一生产大国和起源地之一，而中国西部是我国核桃重要的遗传资源中心，且其分布范围海拔垂直梯度大，适应性极强。本项目拟通过研究中国西部不同海拔和地区核桃叶性状、光合生理和生长参数的变异规律，深入比较在控制条件下生理生化和生长特征，探索其适应机理；运用ALFP分子标记与特征基因片段测序等方法探讨核桃遗传多样性以及环境梯度上的变异模式，分析不同地区和不同海拔核桃居群的遗传分化和多样性结构，揭示遗传变异在水平和垂直梯度上的分布格局，综合分析叶性状与生理改变、遗传分化和环境因子之间的相关性，探讨核桃响应环境气候条件的生态适应机制。为我国优良核桃种质资源的筛选、利用和保护提供参考，为建立高效的生态经济林系统服务。

核桃是世界上重要的果材兼用型树种，中国西部是我国核桃重要的遗传资源中心，且核桃分布海拔垂直梯度大，适应性强。本项目对西藏地区12个不同海拔的核桃生长及生理特征进行了研究，并对其与气候因子变化的相关性进行回归分析，揭示了核桃生长和响应机制随海拔变化的规律，对于高山地区的林业生产和环境保护具有重要的指导意义。1)首次发现海拔3200-3300m附近是西藏核桃生长最适地带，证明了高山植物躯干径向生长变化的海拔趋势，提出了躯干随海拔径向生长变化是植物适应环境的指示表征之一。3200-3300m区域内树龄<55年的径向生长与树龄几乎呈线性正相关，而大于55年则成最平稳缓慢生长；以海拔3200-3300m为拐点，在3200m以下，径向生长随海拔升高呈增加的趋势，25龄以下的树木比>25龄长得快3.47-3.65倍；高于3300m时，随海拔升高呈降低的态势，经10年适应的树木比幼树生长快0.57倍，并能持续快速生长到55龄。2)首次发现核桃叶面积、叶干重及其N积累沿海拔呈“抛物线”型海拔趋势，提出叶N积累海拔趋势是决定核桃各器官生长发育的重要因素之一。3200m以下随海拔升高，叶面积、叶干重、可溶性蛋白、脯氨酸、δ15N、Narea、Nmass含量不断增加，峰值出现在海拔3200-3300m的区域，随海拔继续升高，叶生物量和N积累开始下降。整体变化相互显著正相关，并与躯干的径向生长显著正相关。说明核桃叶N的积累不仅密切协同光合器官的生长，也对非光合器官的生长起着相应的决定作用。3）发现核桃叶C代谢主要由叶片气孔和叶N积累调控的。气孔密度、气孔指数和气孔长宽比随海拔的升高呈降低的趋势，δ13C值降低；N积累消长导致旺盛或衰弱的生理代谢而消耗或积累光合产物，导致C/N与Cmass正相关。4) 发现非结构碳（NSC）、游离氨基酸沿海拔持续增高，首次提出了核桃叶渗调物质功能-贮备型相互转换的海拔趋势。随海拔的升高，核桃叶片中的蔗糖、果糖、可溶性总糖(SG)及非结构性碳水化合物以及游离氨基酸含量随海拔持续升高，而核桃叶片可溶性总糖与淀粉含量之比随海拔的升高是先增加后降低，游离氨基酸与可溶性蛋白之比随海拔升高而增加。说明非结构性碳可溶性糖和（淀粉）贮备（合成）增加、游离氨基酸（可溶蛋白分解）渗透调节能提高提高是应对高海拔地区恶劣环境的重要原因。