榕树枝条水力结构与机械支撑的权衡决定了枝条-叶片的异速生长模式

陆生植物叶片大小的变异程度超过六个数量级，叶片如此多样的变异特征及其功能和进化意义一直是植物学家关注的热点问题。Corner 1949年提出了植物构型的两个法则，后来被称为Corner’s法则：1）枝条越大，其着生的叶片也越大；2）枝条越大，其分枝越稀疏；反之亦然。Corner’s 法则在不同生境和植被类型得到经验数据的验证，但一直没有从机理上得到解释。

版纳植物园树木年轮与环境演变研究组的范泽鑫研究员、付培立博士，与荷兰瓦赫宁根大学Frank Sterck博士、昆明植物所张石宝研究员、沈阳应用生态所郝广友研究员等合作，对西双版纳热带植物园的28种榕属植物冠层的末端枝条与叶片的异速生长关系，及其与枝条水力结构、机械支撑功能之间的关系进行了研究。结果表明：1）榕属植物小枝与叶片的大小（面积和重量）呈等速生长关系，而叶柄与叶片的大小呈异速生长关系；2）小枝出叶强度（单位重量的小枝支撑的叶片数量）与叶片大小呈负的等速生长关系；3）榕属植物小枝的水分传导效率与机械支撑能力之间存在权衡关系，即木质部导管越大、导管密度越高，其水分传导效率越高，但机械支撑能力越弱；4）榕属植物小枝木质部的双重功能即水分传导和机械支撑能力之间的权衡关系，决定了小枝-叶片大小异速生长的模式。

该项研究成果以Tradeoff between stem hydraulic efficiency and mechanical strength affects leaf-stem allometry in 28 Ficus tree species为题在Frontiers in Plant Science（ 2017, 8: 1619）上发表。

该项研究得到了国家自然科学基金（31770533, 31370496, 91230202）和中科院“卓越青年科学家”计划的共同支持。

图1 热带3种榕树（厚皮榕、大叶水榕、劲直榕）的叶片形态和小枝横切解剖照片

图2 热带28种榕树枝条-叶片大小、叶柄-叶片大小、出叶强度-叶片大小的关系