云南元江狭域特有植物的水力结构及其适应干热生境的生理机理

How drought impacts plant physiology, growth, and survivals, and how plants adapt to dry environment has long stood as a hot topic, which has intrigued eco-physiologists for long time. Especially, it is a big challenge in revealing mechanisms plants use to keep water transport integrity and water balance as well as in understanding structural basis in plant adaption to a dry-hot habitat. As a typical dry-hot valley eco-system, Yuanjiang dry-hot valley in Yunnan province provides a natural experiment platform to study this question. This project will focus on endemic plant species in the Yuanjiang valley. Three-dimensional xylem networks will be quantified by the X-ray computed microtomography (Micro-CT), dynamics of diurnal and seasonal changes in sap flow, key micro-environment factors as well as hydraulic conductance and leaf gas exchange of these species will be monitored to clarify structural basis in adaptation to the dry-hot habitat and mechanisms of maintaining water balance under seasonal drought. This project can provide theoretical foundation and scientific basis for understanding the interaction between plants and the dry-hot environment, and protection of these endemic species.

干旱如何影响植物的生理过程、生长和存活以及植物对干旱生境如何适应一直是植物生理生态学家关注的热点问题之一。其中，阐明植物如何在干热环境中维持体内水分传输完整性和水分平衡及其对干旱事件响应的生理机理和结构基础更是一个难点问题。云南元江分布着中国最典型的干热河谷生态系统，其季节性干旱和干热叠加的生境条件为开展该研究提供了理想的天然实验平台。本项目以元江干热河谷狭域特有植物种为研究对象，借助Micro-CT（3D成像技术），通过对这些特有植物种的木质部三维解剖结构的量化分析，结合对不同季节植物茎干液流、微气象因子和土壤含水量的原位动态监测以及植物水力导度和叶片光合参数的测定，明确这些狭域特有植物种适应干热生境的植物解剖学结构基础，维持水分平衡的生理机理及其响应季节性干旱的动态机制。本项目将为理解植物与干热环境互作的生理机理以及这些狭域特有植物种的保护提供理论依据和科学参考。

干旱如何影响植物的生理过程、生长和存活以及植物对干旱生境如何响应和适应一直是植物生理生态学家关注的热点问题之一。在气候变化背景下，极端干旱事件发生的强度和频度都在不断增加。因此，了解植物对极端干旱适应的生理机制，对预测植物如何响应未来气候变化具有重要意义。云南元江分布着中国最典型的干热河谷生态系统，其季节性干旱和干热叠加的生境条件为开展该项目提供了理想的天然实验平台。该项目研究了元江干热河谷不同叶片习性和不同生长型的木本植物对2019年极端干旱的生理响应机制。元江干热河谷植物在极端干旱期间显示了强烈的气孔控制。叶片水力导度、气孔导度和最大光合速率均显示了显著更低的值。然而，枝条水力导度在极端干旱期间并没有显著下降，这可能是因为叶片水力导度的显著下降和强烈的气孔调控减少了植物的水分散失，进而保护了枝条水力功能的完整性。此外，元江干热河谷植物对极端干旱的生理响应在不同叶片习性和不同生长型之间相似。元江植物在生长和抗性，水分传输效率和安全性的生态适应策略上存在着协同效应。该研究初步明确了元江植物响应和适应极端干旱事件的水分生理机制，这将有助于我们更好地理解河谷型萨王纳生态系统植被对气候变化响应的机制。