許多草本植物都產生根壓,其它一些維管類植物也產生根壓。主要的糧食植物如水稻、小麥、玉米、高粱、谷子等是禾本科植物,可能都產生根壓。禾本科植物通過產生根壓修復輸導組織氣栓、控制植物生長的機制發現,可能會對于禾本科糧食作物的耕作管理、旱作技術、良種選育有重要的啟發意義。
植物葉片的蒸騰會導致植物水勢下降,導致氣泡被吸入輸導組織的管道中,形成氣栓,使管道分子傳導水分功能暫時受阻。在干旱條件下,如果輸導組織氣栓嚴重,葉片就會因得不到供水而枯萎、脫落。單子葉植物莖干沒有形成層,不能形成新的輸導組織,一旦輸導組織管道發生嚴重氣栓而不能修復,地上植株就會枯死。世界上最高的植物如紅杉、花旗松、桉樹最大高度不超過130米,限制植物最大高度生長的機制長期以來是科學家關注的重要科學問題,水力限制假說得到許多研究的支持。單子葉植物竹子最大高度也可以達30多米高,它們最大高度生長的限制因素一直沒有被研究過。
中科院西雙版納熱帶植物園曹坤芳研究員和他的研究生楊石建等對收集在版納植物園和浙江安吉竹博園的竹類植物的研究發現,竹類植物冠層小枝及其葉片因蒸騰失水容易發生氣栓,而使氣孔導度和光合作用降低。但是,它們的地下莖(根系)在夜間產生強烈的根壓,使水分夜間輸送到冠層,將輸道組織氣栓的管道重新注入水,恢復運輸功能,保證白天水分運輸、光合作用的正常進行。對59個種共67個竹叢的測定發現,不管是熱帶叢生竹還是亞熱帶散生竹,竹叢的最大高度與根壓呈很強的正相關,表明根壓是竹類植物輸道組織氣栓修復的主要機制,從而控制它們的最大生長高度。
該研究發現了一種控制植物生長的新機制。
相關論文已被生態學期刊Ecology Letters在線發表。
實驗材料之一:黃金間碧竹
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