為研究桑寄生與寄主植物之間的水分和養分關系,中國科學院西雙版納熱帶植物園植物生理生態研究組與美國、澳大利亞和巴西的研究者合作,對生長在麗江、哀牢山、西雙版納和元江4個不同水熱條件下的121對桑寄生—寄主(共344個重復)葉片的11種礦質養分、2種同位素和2種形態性狀進行了測定,旨在探討桑寄生養分和水分關系的耦合關系,進而揭示桑寄生葉片養分的最佳預測因子。
主要發現有:(1)不同生境中桑寄生比其寄主有更高的磷、鉀、硼含量和氮穩定同位素豐度,其它礦質元素含量與寄主相似,表明除了被動吸收外,桑寄生養分的獲取還與吸器的主動和選擇性吸收有關。桑寄生比寄主有顯著更低的碳穩定同位素豐度(δ13C),說明其有更低的長期水分利用效率。桑寄生還具有肉質多汁的葉片結構和高的飽和含水量。不同樣地解釋了多維性狀空間中的大部分變異,說明在桑寄生和寄主養分、形態性狀的比較研究中不能忽略環境的影響。(2)隨著寄主氮濃度的增加,桑寄生和寄主 δ13C 的差值變小,這為“氮寄生假說”(桑寄生高蒸騰速率是為了從寄主獲取氮)提供了證據。(3)在多數情況下,寄主養分濃度是桑寄生元素含量的最佳預測因子,但是環境、寄主植物生活史類型(不同生長型、葉片習性和固氮類型)和桑寄生葉片形態性狀等因素對部分養分濃度也有重要影響。與蒸騰相關的參數僅解釋了桑寄生養分濃度很小的變異,說明桑寄生養分和水分的吸收可能不是緊密耦合的。此外,以往研究中經常被忽略的隨機效應(桑寄生和寄主種屬特異性)在桑寄生和寄主養分和形態的對比研究中也起重要作用。該研究強調了寄主養分狀況、環境條件和種屬特異性在決定桑寄生養分庫中的重要作用,它們共同解釋了亞熱帶和熱帶生態系統中桑寄生與寄主的養分相互關系。
相關研究成果以“You are what you eat: nutrient and water relations between mistletoes and hosts”為題發表在國際植物學期刊New Phytologist上。植物生理生態研究組助理研究員張云冰為該論文的第一作者,張教林研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金項目、中科院西部之光項目等的資助,同時得到了園林園藝中心、公共技術中心和麗江、哀牢山、版納、元江生態站的支持。
圖1. 4個樣地121對桑寄生和寄主15個葉片性狀的主成分分析
圖2. 桑寄生與寄主 δ13C 差值 (δ13CM-H)與寄主N之間的回歸關系
圖3. 桑寄生11種養分濃度線性混合模型的方差分解