西安植物园在木质素指示秦岭林线树木生长的种间差异与水热响应关系方面取得研究进展

　　       树木在调控气候和主导碳汇方面发挥着关键作用，而气候变暖引发的热浪和干旱则对高山林线冷适应树木的生长状况产生了严重影响。太白红杉作为秦岭高山林线的先锋树种，是中国特有、秦岭唯一的落叶松属国家二级保护树种，并与其林下物种形成的森林生态系统十分脆弱，在指示气候环境变化、评估水源涵养功能和保护高山生物多样性中发挥着重要作用。木质素作为树木径向和轴向生长的第二大结构性物质，具有支撑组织结构稳固和应对水热环境胁迫的功能，尤其结构位点与功能基团是探究生长—环境响应关系的有效指标。然而，能否利用木质素结构特异性来研究林线树种的种间生长关系和气候响应特性还存在未知，其相关化学结构机理也有待进一步厘清。

　　木质素间位甲氧基稳定氢同位素比率的年际与种间变化特征表明，太白红杉与其林下第二生态位的陕西杜鹃在气候暖干化背景下，尤其自1990年以来正经历着生长季延长和热量积累的一致性增强种间模式；对于水热气候响应，两树种存在明显的种间差异性，即落叶针叶生活型—太白红杉能较好的记录生长季5-9月温度和降水信号，而常绿阔叶生活型—陕西杜鹃则发生水热信号丢失现象；优势生活型树种的权重组合发现，秦岭林线树种组合能更为显著地通过木质素甲氧基稳定氢同位素指示高山区域的水热环境变化。对于种间响应差异的可能机理在于，尽管木质素生物合成存在种间协同性，但木质素母苯环3位和5位存在位点甲基化的生理代谢异质性，从而使得将仅含有间3位木质素单体的太白红杉与同时含有间3/5位木质素单体的陕西杜鹃进行物种组合，更能反映整个林线森林生态系统树木生长动态对水热资源变化的响应。

　　上述研究成果以“Warming and drying increased the interspecies consistency of tree-ring lignin methoxy δ2H variability at the alpine treeline”为题，近日发表于国际地学综合期刊Global and Planetary Change（中科院一区TOP期刊，IF=4.0）,西安植物园为第一署名单位，路强强博士为第一作者，陕西师范大学刘晓宏教授为通讯作者。该研究获国家自然科学基金委（42301053）、陕西省科技厅（2024ZC-KJXX-099）和陕西省科学院（2023k-08）等项目资助。特色农业与环境植物学团队、西北大学、陕西省气象台、太白山国家级自然保护区管理局、中国科学院西北生态环境资源研究院、秦岭国家植物园等相关人员参与了本研究工作。

　　文章全文链接：DOI: 10.1016/j.gloplacha.2024.104468