温性狭域树种大跨度引种的驯化适应机制研究

As the important compositions of special genera in systematic ex-situ conservation, those narrowly distributed woody plants, which are originated in subalpine areas and have narrow ecological amplitudes,usually grow extremely poor or suffer from mortality in low altitude areas owing to distinct differences in climate between the origin and the introduction site. Focusing on the bottle problem of this kind of species in large span introduction, three narrowly distributed species from Series Villosae of Syringa which are originated in South-west, North-west and North of China will be studied in current proposal in controlled condition and in-situ habitat. The physiological adaptive mechanisms of these narrowly distributed species including apparent growth, utilization and dissipation of quantum, synthesis and allocation of assimilates, functional coupling between leaf and root in water conservation and uptake will be studied in long experiment duration in comparison between the origin vs the introduction site and narrowly distributed vs widely distributed species. Our result would have contribution to screen fitness of habitat and formulate appropriate habitat managements, as well as promote the efficiency of ex-situ conservation. Also, those common features found in large span introdution would be helpful to complement theory of introduction and domestication.

作为专属资源系统性收集的重要组成部分，原产高海拔冷凉地区的温性狭域树种的引种是迁地保育必须面对的问题。由于狭域树种大多具有狭窄的生态幅，在向低海拔地区引种的过程中，与原产地气候条件上的巨大差异常使其在引种地生长孱弱或不能成活。项目针对狭域树种大跨度引种的效率瓶颈问题，以木犀科丁香属在西南、西北、华北狭域分布的三个顶生花序系物种为对象，采用引种地因子调控与原生境就地监测的参照比对方式，通过原产地-引种地、狭域种-广布种的比较研究，定量揭示温度、光照和水分在狭域种的表观生长、同化物合成与分配、量子利用及耗散、叶-根水分保持及获取的功能耦合等方面的长期生理效应，据此评价驯化环境因子匹配的适合度，定制优化生境管理策略，实现狭域温性树种大跨度迁地保育效率的显著提升；并归纳狭域种生长及分布限制的共性特征，以'气候相异'成为引种驯化理论的必要补充。

温性狭域树种的大跨度引种不仅由于引种地与原产地自然气候的巨大差异面临困难，并因狭域种生态幅狭窄和较高的环境选择性而降低了保育效率。以原产西南、西北和华北的狭域和广域温性木本物种为对象，通过生理生态学和物候学方法的综合运用，重点针对具有海拔和纬度跨度差异的广域种和狭域种对气候变化的物候响应机制、对驯化环境的温度、光照和水分梯度控制的响应机制进行研究。结果显示：（1）在引种地早春年际水热变化中，海拔跨度小的物种始花期、花前积温和花期长短的年际变幅大，而海拔跨度大的物种上述花期特征都呈现较小的可塑性。（2）早春暖旱以枝条增粗为特征的结构性生长会加强，而该效应以叶片和果实同化物分配的减少为代价。（3）温-光梯度控制的驯化环境下光合气体交换（Pn、Gs、Tr）受温度影响显著，光照影响不显著，温度和光照的交互作用影响显著；能量传递和利用效率（ETR和φPSII）对温度和光照都有显著响应，但无温-光交互作用发生，非光化学耗散和光化学耗散（NPQ 、qP）则受物种影响更显著。（4）光合气体交换参数和同化物分配参数(SLW、RCratio)的可塑性越大越不利于同化产物的积累。（5）叶片同化物增加受温度影响显著。高温下瞬时光合同化作用都会下降，狭域种高温高光后夜间呼吸速率升高；长期高温高光处理广布种叶片同化物增量最大并具有较高的地上或地下生长，狭域种更宜在低温下获得较高的叶片或地上和地下生长。（6）狭域(濒危)种因气孔蒸腾控制能力弱无法有效控制蒸腾失水，便加强根系吸收进而形成向水性，限制了地上部同化物分配从而限制了个体数量增加；而广布种则通过高效的气孔调节而减少蒸腾，无需增强根系吸水，从而呈现空间正态分布不具有向水性。证实向水性不能表明物种耐旱，其可能是冠层蒸腾控制能力低下的补偿，恰恰表明物种具有不可持续的干旱应对策略。当前研究的科学和实践意义在于，将狭域种概念细分为海拔狭域种和纬度狭域种两种情形，为后续科学问题定立和论证提供更为明确的空间。在暖旱环境变化下能够预见引种植物以功能性生长为代价形成较强的结构性生长，能准确预见海拔狭域种驯化中具有比广布种更大的参数变幅，明确环境因子调控中温度的核心作用，明示狭域种驯化关注低温环境的提供，并提供较为适中的温光条件以降低狭域种同化生长的可塑性为狭域种的高效保育提供了科学策略。