复苏植物牛耳草石漠化生境中根系结构与水分利用的生理生态机制研究

In recent years, the rare dehydration resistance of the resource plant, Boea hygrometrica from China, attracts many scholars’ extensive attention, exploring unique drought-resistant gene and explaining the special drought memory mechanism has become the research hotspot in the resurrection plant. However, the research on mechanism of B. hygrometrica to overcome the extreme conditions in natural habitat, such as scarcity of rhizosphere soil, poor nutrition and dramatic moisture change is still a blank space. In order to fully understand the distribution characteristics and water use mechanism of B. hygrometrica in natural habitats, we combined field measurement and simulation control experiment to analyze the distribution, root structure, root development, as well as the physiological and ecological mechanism of both root and leaves adaptation to moisture change through ecological adaptation, morphological anatomy, physiology, biochemistry and molecular biological methods. Our research will shed new light on the root structure and water use mechanism of B. hygrometrica in rocky desertification habitats, and the results have great theoretical significance for fully understanding the distribution characteristics, water adaptation and reproductive evolution of B. hygrometrica. It can also provide new data for exploring comprehensive control of soil and water conservation and rocky desertification in Karst mountains in south China.

近年来，我国耐旱资源植物牛耳草罕见的抗旱和复苏特性受到了国内外学者的广泛关注和高度重视，挖掘独特的抗旱基因资源、解析特殊的干旱记忆机制已成为复苏植物领域的研究热点。然而，牛耳草克服自然生境中根系土壤稀少、营养贫瘠和水分剧变等极端条件的生存繁衍机制仍为研究空白。为了全面了解牛耳草在自然生境中的分布特征和水分利用机制，本项目拟从生态适应、形态解剖、生理生化和分子生物学角度，结合野外实测和模拟控制实验，对牛耳草在石漠化生境中的分布特征、根系结构和根系发育、以及根系和地上部分对水分变化的生理生态适应机制进行系统研究，以揭示石漠化生境中牛耳草的根系结构和水分利用机制。项目研究对于全面认识复苏植物牛耳草在石漠化生境中的分布特征、水分适应和繁衍进化具有重要理论意义，并能为探究牛耳草在南方喀斯特山区对水土保持及石漠化综合治理提供新的数据和资料。

近年来，我国耐旱资源植物牛耳草罕见的抗旱和复苏特性受到了国内外学者的广泛关注和高度重视，挖掘独特的抗旱基因资源、解析特殊的干旱记忆机制已成为复苏植物领域的研究热点。然而，牛耳草克服自然生境中根系土壤稀少、营养贫瘠和水分剧变等极端条件的生存繁衍机制尚不明确。本项目从生态适应、形态解剖、生理生化和分子生物学等角度，并结合野外实测和模拟控制实验，对牛耳草在石漠化生境中的分布特征、根系结构和根系发育、以及根系和地上部分对水分变化的生理生态适应机制进行了系统研究。项目通过三年执行，取得了如下重要进展：（1）探明了牛耳草原生境的分布特征、群居特点、群落物种多样性及其生长繁殖规律；（2）解析了牛耳草石漠化生境中的土壤理化生特征、可利用水分来源及水分变化规律；（3）揭示了石漠化生境中牛耳草的根系结构和根系发育特征，及其对水分变化的生理生态适应机制；（4）阐明了石漠化生境中牛耳草地上部分对水分频繁剧烈变化的生理生态响应特征。本项目研究揭示了石漠化生境中牛耳草的根系结构和水分利用机制，对于全面认识复苏植物牛耳草在石漠化生境中的分布特征、水分适应和繁衍进化具有重要理论意义，并能为进一步探究牛耳草在南方喀斯特山区适应石漠化生境的机理提供新的数据和资料，为后续通过现代生物技术手段创制具有强抗旱能力及适应极端生境的作物新品种提供重要的科学依据。