沙质草地植物功能性状对放牧、增水、氮添加及其耦合效应的响应机制

人类活动和气候变化对陆地生态系统结构和功能的影响日益明显。在中国半干旱草原区,植物功能性状对这些变化的响应机制仍不是很清楚。以科尔沁沙质草地植物群落功能性状（CWM_trait）、一年生和多年生植物平均功能性状为研究对象,开展非生长季放牧、增水、氮添加及其耦合效应的模拟控制试验,于2016年8月中旬在沙质草地开展了植物功能性状的调查及测定,主要包括植物高度、比叶面积（specific leaf area,SLA）、叶片干物质含量（leaf dry matter content,LDMC）、叶片氮含量（leaf nitrogen content,LNC）和叶片碳同位素（leaf carbon isotopes,δ¹³C）。结果表明：氮添加显著提高了CWM_height和CWM_LNC（P<0.05）,降低了CWM_LDMC（P<0.05）,同时放牧和增水的耦合效应对CWM_SLA具有显著影响（P<0.05）;放牧显著降低了一年生植物的平均高度（P<0.05）,氮添加显著提高了一年生植物的平均高度、LNC和δ¹³C （P<0.05）;氮添加显著提高了多年生植物的平均SLA、LNC和δ¹³C （P<0.05）,同时放牧和增水的耦合效应对多年生植物的平均SLA和LDMC具有显著影响（P<0.05）。主成分分析表明,放牧促进了植物群落和多年生植物SLA与LDMC、LNC和δ¹³C之间的负相关关系,增水促进了植物群落和多年生植物高度与SLA之间的正相关关系以及LDMC、LNC和δ¹³C之间的正相关关系,说明多年生植物在调控沙质草地植物群落响应外界干扰时具有较强的主导性作用。非生长季放牧、生长季禁牧有利于沙质草地的可持续发展和管理,增水能够减缓放牧压力对于草地植物的影响,氮添加有利于植物同化δ¹³C,并提高植物叶片的水分利用效率。     

闽楠叶形态与叶脉网络性状关系对城市生长环境的响应

植物叶形态与叶脉网络功能性状的协同变异与权衡关系,对深入理解植物叶脉网络功能性状对环境变异的生态适应,以及预测植物物种生活习性对城市化过程的响应具有重要意义。闽楠作为珍贵的常绿阔叶树种,正在城市绿化中逐步推广。针对不同生长环境中（行道与植物园混交林）的闽楠,开展了叶形态与叶脉网络功能性状关系对城市生长环境的响应研究。研究结果表明：闽楠叶性状值基本满足正态分布,各性状变异系数保持在10%-20%之间,群体内性状变异较为丰富,单因素方差分析表明两种环境对叶形态性状的影响比叶脉网络系统的影响更明显;两种生长环境下闽楠叶形态性状组与叶脉网络功能性状组都具有极显著相关性,行道和植物园混交林典型性相关系数分别为0.804和0.795,叶形态性状与叶脉直径呈显著正相关,形态性状、叶脉直径与初级脉密度呈显著负相关;闽楠在响应城市生长环境的过程中呈现出相应的经济权衡机制,行道环境中闽楠以较大的初级脉密度和较小叶面积来确保水分获取和光合之间的平衡,植物园闽楠则采用较低初级叶脉密度、较高叶面积和叶脉直径的叶形态和叶脉网络构建模式。在选择闽楠作为城市绿化树种时,可将叶片形态性状组与叶脉网络功能性状组的协同变化和权衡关系作为选种依据,以提高闽楠在城市环境中的成活率和适应性。     

不同城市化梯度下木荷(Schima superba)功能性状差异

城市化过程会引起周边环境要素的改变,而这种变化是否会对植物功能性状产生影响目前尚不清楚。选择我国亚热带常绿阔叶林优势树种木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）为研究对象,分别在杭州市中心（HZ）、郊区（FY）及偏远地区（JD）3个位置采集阴生和阳生枝条样品进行植物枝条功能性状测定,并对各功能性状在3个区域间的差异性以及阴生阳生枝条功能性状间的差异性进行双因素方差分析（Two-way ANOVA）和多重比较（Tukey法）,对所有区域的功能性状与环境气象因子进行相关分析。结果表明,从JD到HZ,阳生枝条水力结构性状枝条密度（ρ）,叶片比叶面积（SLA）及叶枝比（A_L∶A_S）逐渐降低,而边材导水率（K_S）则逐渐增加。而阴生枝条除了A_L∶A_S不受影响以外,其他水力结构性状也存在相同的变化趋势。在叶片气体交换能力上,阳生枝条叶片最大净光合速率（A_n）,蒸腾速率（E_l）以及气孔导度（g_s）均从JD到HZ逐渐增加,其中HZ的阳生枝条E_l是JD的2.8倍,而水分利用效率（WUE）以及¹³C同位素丰度（δ¹³C）则逐渐降低。阴生枝条除了A_n不存在显著差异以外（P > 0.05）,其他与阳生枝条也具有相同的变化趋势。此外,阳生和阴生枝条的对比结果表明,除了WUE和δ¹³C,两者的各功能性状均存在显著差异,并且阳生枝条对于城市化的环境效应的敏感性更高。植物水力结构性状和叶片气体交换功能性状之间存在显著相关性（P<0.05）,尤其是K_S与叶片气体交换能力（A_n,E_l）。而3个区域温度（T_a）和水汽压亏缺（VPD）的变化对植物水力结构性状的影响较大。这些结果表明,城市化会导致植物的生存策略向高气体交换能力-低水力安全阈值转变。     

胡杨叶功能性状特征及其对地下水埋深的响应

叶片性状反映了植物对环境的适应能力及其自我调控能力。以塔里木干旱荒漠区建群种胡杨（Populus euphratica）为研究对象,通过分析自然生长状况下胡杨叶功能性状对地下水埋深（GWD）的响应及功能性状间的权衡关系,揭示胡杨对极端干旱荒漠环境的生态适应策略。结果表明：胡杨7个叶功能性状种内变异程度不同（9.20%-40.02%）,叶面积（LA）变异程度最大,叶干物质含量（LDMC）与叶片含水量（LWC）变异程度较低,GWD梯度上表现出较大的分化变异特征。叶性状在不同GWD之间差异显著（P<0.05）,与GWD呈极显著相关（P<0.01）。比叶面积（SLA）、LA、LWC与叶干重（LDM）呈极显著正相关（P<0.01）,与叶厚度（LT）、叶组织密度（LTD）、LDMC呈极显著的负相关（P<0.01）;LDMC与LT、LTD,LWC与LA、SLA呈极显著正相关（P<0.01）,反映胡杨通过叶性状间的相互调节与权衡来适应干旱荒漠环境。逐步回归分析表明LA、LT对GWD变化最敏感,可间接借助这2个性状来预测干旱荒漠区地下水埋深变化。随GWD降低,胡杨SLA、LA、LDM、LWC减小,而LT、LTD、LDMC增大,其由高生长速率、资源利用能力的开拓型策略转变为以增强自身养分储存、防御能力的保守型策略,拓宽了生态幅和增强其在干旱逆境的适合度。可见,极端干旱荒漠区胡杨形成了小的LA、SLA、LDM,大的LT、LDMC、LTD等一系列有利于减少水分散失、储存养分和增强耐旱能力的干旱性状组合,这可能是其适应干旱贫瘠环境的生态策略。     

热岛效应下亚热带城市植被叶气孔权衡特征及其与叶功能性状的关系

叶片气孔不仅是植物平衡光合-蒸腾关系的重要门户,也是影响大气碳循环与水循环的关键结构。分析热岛效应下福州市乔木、灌木、草本3种生活型和常绿、落叶2种叶习性植物的气孔性状间的差异及其与其他叶功能性状间的权衡关系有助于探究不同类型植物在热环境下的适应策略。以福州市区的自然和半自然植被为研究对象,测定441个植物样本的气孔特征、化学计量特征和形态特征,结果表明：（1）3种生活型、2种叶习性植物的气孔长度（SL）、气孔密度（SD）差异显著（P<0.05）,潜在气孔导度指数（PCI）不存在显著差异（P>0.05）。草本的SL高于灌木和乔木,乔木的SD最高,灌木次之,草本最低;落叶植物的SL高于常绿植物,SD低于常绿植物。（2）SL与SD间的权衡关系稳定存在于3种生活型和2种叶习性植物中,且随着不同生活型和落叶习性植物的生态策略而呈现各异的权衡特征,即当SL一定时,乔木的SD最大,灌木的SD最小,常绿植物的SD大于落叶植物。（3）气孔性状和叶片形态、化学计量特征紧密联系,SL与比叶面积（SLA）正相关（P<0.01）,与叶面积（LA）负相关（P<0.01）;SD与叶氮含量（LNC）、叶磷含量（LPC）、SLA负相关（P<0.01）,与LA正相关（P<0.01）;PCI与LNC、SLA负相关（P<0.01）,与叶厚度（LT）正相关（P<0.05）。（4）复杂的环境是气孔性状变异的重要驱动因素,SL、PCI均与年均温（MAT）负相关（P<0.05）。     

青霉素钠对萼花臂尾轮虫适合度的促进作用及其与藻密度的关系

以萼花臂尾轮虫（Brachionus calyciflorus）为受试动物,在1.0×10⁶（较低）、2.0×10⁶（中等）和4.0×10⁶个细胞/mL （较高）的斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）密度下,研究了不同浓度（0、200、400、600、800和1000 μg/L）的青霉素钠对轮虫各生命表统计学参数的影响。结果表明,与各藻密度下的对照组相比,当藻密度为2.0×10⁶个细胞/mL时,200-1000 μg/L的青霉素钠处理组中轮虫的生命期望和世代时间分别延长了40.67%-70.67%和34.04%-50.23%（P<0.05）,净生殖率和内禀增长率分别提高了204.35%-358.70%和36.26%-62.09%（P<0.05）;藻密度的降低或升高均显著降低青霉素钠对轮虫存活、生殖和种群增长的促进幅度。1.0×10⁶ 个细胞/mL的斜生栅藻密度下,400 μg/L的青霉素钠处理组中轮虫的生命期望延长了21%（P<0.05）,200-400μg/L的青霉素钠处理组中轮虫的世代时间延长了23.15%-33.13%（P<0.05）,200-600和1000 μg/L的青霉素钠处理组中轮虫的净生殖率分别升高了40%-81.05%和41.05%（P<0.05）;但4.0×10⁶个细胞/mL的斜生栅藻密度下,各青霉素钠处理组中轮虫的所有生命表统计学参数均与对照组之间无显著性差异（P>0.05）。藻密度对轮虫的生命期望、净生殖率、内禀增长率和后代混交率均具有显著性影响（P<0.01）,青霉素钠浓度对轮虫的世代时间、净生殖率和内禀增长率均具有显著性影响（P<0.05）,藻密度和青霉素钠浓度的交互作用对轮虫的生命期望、净生殖率和内禀增长率也具有显著性影响（P<0.05）。在实验设置的青霉素钠浓度范围内,1.0×10⁶个细胞/mL藻密度下轮虫的生命期望、世代时间和净生殖率与青霉素钠浓度之间均具有显著的剂量-效应关系（P<0.05）;2.0×10⁶个细胞/mL藻密度下,轮虫的生命期望、世代时间和内禀增长率与青霉素钠浓度之间均具有显著的剂量-效应关系（P<0.05）。本研究结果提示,环境相关浓度的青霉素钠不会对萼花臂尾轮虫的存活、生殖和种群增长产生显著性影响。     

机械损伤对9种水生植物叶片的影响

水生植物叶片的功能性状特征与陆生植物有所不同,同时叶脉类型也显著影响叶片的功能性状。本研究选取9种具有不同叶脉类型的水生植物,通过对叶脉进行直接损伤,分析叶片性状（形态、色素含量和叶绿素荧光指标）在叶脉受损后的变化程度与叶脉类型的关系。结果显示：具有平行脉的3种水生植物对叶脉损伤具有较强的耐受性;具羽状脉的4种植物主脉受损后显著抑制叶片生长,而侧脉受损的影响在不同物种间有所不同,具有物种特异性。本研究可为大型湖泊水生植物修复的水生物种筛选提供参考。     

黄土高原林下草地对模拟增温的短期响应

气候变暖在高海拔山地更为明显,山地植被对气候变暖响应的空间格局将成为山地研究新的热点。在黄土高原东部沿纬度梯度选择北段管涔山、中段关帝山和南段五鹿山,分别划分高、中、低3个海拔梯度,每一梯度用开顶式生长室设置对照（CK）、低度增温（LW）、高度增温（HW）3种模拟增温样地,于增温1年后植被生长季调查山地林下草本群落的生长特征及水热因子,探究黄土高原林下草地对气候变暖的短期响应及其随纬度、海拔的变化格局。结果表明：在LW和HW处理下,（1）空气温度增加0.47℃和1.00℃,空气湿度增加1.37%和1.94%,其中空气温度增幅随海拔增加显著增大（P=0.012）;（2）土壤水分减小0.32%和0.64%,土壤温度减小0.07℃和增加0.06℃,其中土壤温度增幅随纬度增加显著减小（P=0.003）;（3）植物密度增加41.27株/m²和78.53株/m²,植物高度增加0.04 m和0.03 m,植物频度增加5.47%和3.47%,而植物盖度显著增加5.32%和0.88%（P=0.042）;（4）植被与温度关系的相关系数绝对值增加31.49%和56.82%,与水分关系的相关系数绝对值增加38.67%和62.89%。因此,山地温度对增温响应更大,且空气温度具正向海拔依赖性,土壤温度具负向纬度依赖性;增温加强植被与水分的关系,促进植物对水的依赖性,进而显著影响植物盖度。然而,增温的短期效应易受到降雨条件的影响,使结果出现误差,故在类似的研究中建议加强试验的时间尺度。     

深圳市建成区入侵植物对草本植物种类及功能多样性的影响

入侵植物对城市生态系统形成潜在威胁,有待引起足够的关注。为探究城市入侵植物对草本植物种类及功能多样性的影响,以深圳市建成区入侵植物鬼针草（Bidens pilosa）和南美蟛蜞菊（Sphagneticola trilobata）为例,分析了不同绿地类型中不同程度的单独入侵和共同入侵对草本植物群落物种多样性和功能多样性的影响规律。结果显示：①Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数均与入侵植物盖度呈显著负相关（P<0.05,0.5865 < R² < 0.9356）。②功能丰富度指数（FRic）、功能均匀度指数（FEve）和Rao二次熵指数（FD_Q）与入侵植物盖度有一定的相关关系（0.0000 < R² < 0.2211）。③群落的特征加权平均株高（CWM_H）与入侵植物盖度有一定的正相关关系（0.0716 < R² < 0.2262）。④与未入侵的样方相比,鬼针草轻度入侵显著提高了物种多样性（P<0.05）,鬼针草和南美蟛蜞菊单独重度入侵均显著降低物种多样性（P<0.05）,二者各种程度的分别单独入侵及共同入侵都显著提高了群落加权平均株高（CWM_H）（P<0.05）。⑤对不同的绿地类型分开计算发现,鬼针草单独入侵和二者共同入侵都显著提高了各种绿地类型的物种多样性（P<0.05）,南美蟛蜞菊单独入侵只对部分绿地类型的群落物种多样性影响显著。⑥鬼针草和南美蟛蜞菊之间的生态效应可能为拮抗作用。研究结果为进一步揭示植物入侵对城市草本植物群落的影响规律提供参考,为有效防治城市外来植物入侵提供一定的依据。     

大兴安岭森林火烧恢复年限对土壤磷及其有效性的影响

林火是大兴安岭地区森林生态系统的重要影响因子,对地下土壤养分,特别是磷及其有效性变化长时间序列研究,将有助于林火后植被恢复管理、模型模拟及科学评价。选择呼中、南瓮河、双河、图强、塔河、加格达奇、满归等地区火后恢复2-50年样地48块,并以火烧区域周边相似地形地貌、未经火烧区域为配对对照样地,野外调查记录地形地貌和地理位置数据,室内分析土壤全磷和速效磷。配对t检验、冗余排序分析、趋势分析、离散性分析等处理相结合,试图找出火烧后土壤磷及其有效性变化特征。研究结果表明：（1）整体数据平均值及离散程度表明,火后全磷及速效磷均值均稍低于对照,火后二者的离散程度为37%-49%,低于对照样地6-22个百分点;区分不同恢复时间,配对t检验未发现火烧样地土壤磷与对照间的显著差异。（2）以火烧对照比值及差值进行趋势分析发现,相对于对照,火烧后全磷呈现先增加后降低的变化趋势（R²=0.89-0.95,P=0.07-0.15）,火后20-30年间开始低于对照样地。速效磷也呈类似变化趋势,但是相关性较低（R²=0.44-0.67,P=0.44-0.66）;速效磷占比年代变化趋势不明显（R²=0.08-0.12,P > 0.95）。（3）RDA排序分析表明,火烧导致恢复年限成为影响磷变化的最主要因素（15.3%）,其次是经度（10.7%）;而在对照样地中,纬度是土壤磷变化最关键影响因素,能够解释其变化总量的27.6%。研究结果为森林火后土壤养分管理以及森林演替生态评价提供重要参数。     

叶脉网络功能性状及其生态学意义

叶脉网络结构是叶脉系统在叶片里的分布和排列样式。早期叶脉网络结构研究主要集中在其分类学意义上; 近年来叶脉网络功能性状及其在植物水分利用上的意义已成为植物生态学研究的热点。该文介绍了叶脉网络功能性状的指标体系(包括叶脉密度、叶脉直径、叶脉之间的距离、叶脉闭合度等), 综述了叶脉网络功能性状与叶脉系统功能(包括水分、养分和光合产物等物质运输、机械支撑和虫害防御等)的关系, 叶脉网络功能性状与叶片其他功能性状(包括比叶重、叶寿命、光合速率、叶片大小、气孔密度等)的协同变异和权衡关系, 以及叶脉网络功能性状随环境因子(包括水分、温度、光照等)的变化规律等方面的最新研究进展。此外, 叶脉网络功能性状的研究成果也被应用于古环境重建、城市交通规划、流域规划及全球变化研究中。由于叶脉网络功能性状是环境因子与系统发育共同作用的结果, 未来开展分子—叶片—植物—生态系统等多尺度的叶脉网络功能性状研究, 理清叶脉网络功能性状与气孔失水—茎干导水—根系吸水等植物水分利用的关系, 将为预测植物及生态系统对全球变化的响应提供新的启示。     

Leaf mechanics and herbivory defence: How tough tissue along the leaf body deters growing insect herbivores

Research on herbivory defence often focuses on leaf chemistry but less on how plant mechanical properties like leaf veins deter herbivores. Herbivores often eat tough, complex plant tissue, yet how mechanical properties affect feeding performance as the consumer grows is unclear. We measured the toughness and strength of five types of leaf tissue – the midrib, the secondary and marginal veins and the lamina inside (inner) and outside (outer) the marginal vein – in mature Eucalyptus viminalis and Eucalyptus ovata leaves with punch tests. Leaf veins were, on average, 6.2 times tougher than lamina. Marginal veins were uniformly strong and tough along the leaf body, while midribs were less strong and secondary veins less tough toward leaf tips. We correlated the force required to puncture leaf tissue with the feeding performance of a chewing insect herbivore (the spiny leaf insect, Extatosoma tiaratum (Phasmida)) across four instar stages to explore the role of tough leaf veins as potential feeding barriers. Larvae more often ate less tough leaf tips and tougher tissue as they grew. However, younger larvae were capable of penetrating the tough marginal vein when starved. We suggest tough leaf veins and consumer position along the leaf body influence insect herbivore feeding performance over their lifetime.     

叶脉结构与功能及其对叶片经济谱的影响

叶脉由贯穿于叶肉内部的维管组织及其外围机械组织构成, 多样化的脉序及网络结构使叶脉系统发生变异和功能分化。该文综述了叶脉系统结构与功能的最新研究进展。通过聚焦叶脉分级系统的结构与功能及其在叶片经济谱(LES)中的重要性, 解释叶脉性状与其它叶片功能性状之间的关系及机制。不同等级叶脉在机械支撑与水分运输方面存在功能分化, 其中1-3级粗脉在维持叶片形状和叶表面积以及物理支撑方面发挥重要作用, 有利于维持叶片最大受光面积; 4级及以上细脉具有水分调节功能, 它们与气孔相互协调, 影响叶片水分运输、蒸腾散热和光合作用速率。叶片生长过程与叶脉发育的动态变化模式决定叶脉密度, 并影响叶脉密度与叶片大小之间的关系: 叶面积与粗脉密度呈显著负相关, 与粗脉直径呈显著正相关, 而与细脉密度无关。与叶脉性状相关的叶片经济谱框架模型预测, 叶脉密度较高的叶片寿命短、比叶重较小, 叶片最大碳同化速率、代谢速率以及资源获取策略潜力较高。     

Leaf hydraulic conductance varies with vein anatomy across Arabidopsis thaliana wild‐type and leaf vein mutants

Leaf venation is diverse across plant species and has practical applications from paleobotany to modern agriculture. However, the impact of vein traits on plant performance has not yet been tested in a model system such as Arabidopsis thaliana. Previous studies analysed cotyledons of A. thaliana vein mutants and identified visible differences in their vein systems from the wild type (WT). We measured leaf hydraulic conductance (K_leaf), vein traits, and xylem and mesophyll anatomy for A. thaliana WT (Col‐0) and four vein mutants (dot3‐111 and dot3‐134, and cvp1‐3 and cvp2‐1). Mutant true leaves did not possess the qualitative venation anomalies previously shown in the cotyledons, but varied quantitatively in vein traits and leaf anatomy across genotypes. The WT had significantly higher mean K_leaf. Across all genotypes, there was a strong correlation of K_leaf with traits related to hydraulic conductance across the bundle sheath, as influenced by the number and radial diameter of bundle sheath cells and vein length per area. These findings support the hypothesis that vein traits influence K_leaf, indicating the usefulness of this mutant system for testing theory that was primarily established comparatively across species, and supports a strong role for the bundle sheath in influencing K_leaf.     

张掖湿地芨芨草叶大小和叶脉密度的权衡关系

叶大小-叶脉密度的权衡关系是植物叶经济谱理论的基础, 对理解资源竞争条件下植物叶片的物理构建与生理代谢的关系具有重要的意义。该文采用标准化主轴估计(standardized major axis estimation, SMA)的方法, 按芨芨草(Achnatherum splendens)株丛密度设置I (>12丛·m^-2)、II (8-12丛·m^-2)、III (4-8丛·m^-2)和IV (<4丛·m^-2) 4个密度梯度, 以叶面积和叶干质量分别表示叶大小, 对张掖洪泛平原湿地不同密度条件下芨芨草种群的叶大小和叶脉密度的关系进行研究。结果表明: 随着芨芨草株丛密度的降低, 湿地群落的土壤含水量逐渐减小、土壤电导率逐渐增加, 芨芨草的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)和分枝数呈先增大后减小的趋势, 叶面积、叶干质量、比叶面积和株高呈逐渐减小趋势、光合有效辐射(PAR)和叶脉密度呈逐渐增加趋势; 芨芨草叶大小和叶脉密度在高密度(I)和低密度(IV)样地均呈极显著负相关关系(p < 0.01), 中密度(II、III)样地二者呈显著负相关关系(p < 0.05); 叶大小和叶脉密度回归方程的SMA斜率在不同密度样地均显著小于-1 (p < 0.05), 即芨芨草叶大小和叶脉密度呈“此消彼长”的权衡关系。在高密度湿地群落芨芨草倾向于大叶片低叶脉密度的叶片构建模式, 在低密度湿地群落选择小叶片高叶脉密度的异速生长模式, 体现了密度制约下湿地植物的生物量分配格局和资源利用对策。     

Begomoviruses Associated with Leaf Curl Disease of Tomato in Java,Indonesia*

We report that several begomoviruses are associated with tomato leaf curl disease in Java, Indonesia. Tomato plants with leaf curl symptoms were collected from Bandung (west Java), Purwokerto (central Java), Magelang (central Java) and Malang (east Java) of Indonesia, the major tomato‐growing areas of the country. Viruses were detected using the polymerase chain reaction (PCR), with universal primers for the genus Begomovirus. PCR‐amplified fragments were cloned and sequenced. Based on sequence comparisons and phylogenetic analyses, the viruses were divided into three groups. With respect to amino acid (aa) identities of the N‐terminal halves of the coat proteins compared in this study, group I was most closely related to Ageratum yellow vein virus (AYVV) (97%), Ageratum yellow vein China virus‐[Hn2] (AYVCNV‐[Hn2]) (96%) and Ageratum yellow vein virus‐[Taiwan] (AYVV‐[Tai]) (95%), and ageratum‐infecting begomovirus from Java (99%). Group II had high sequence identity with a tentative species of tomato leaf curl Java virus (ToLCJAV) (96% aa) for the CP. Group III was most closely related to a proposed species of Pepper yellow leaf curl Indonesia virus (PepYLCIDV) (90% aa identity) by its partial CP sequence.     

天童山阔叶木本植物叶片大小与叶脉密度及单位叶脉长度细胞壁干质量的关系

叶片大小是植物生态策略中的一个关键性状, 而叶脉是叶内主要的支撑和输导结构, 对叶片的生长发育具有重要的影响。该研究以天童山38种阔叶木本植物为研究对象, 以叶片面积、干质量和周长表征叶片大小, 采用标准化主轴估计(SMA)方法和系统发育独立比较(PIC)分析主脉密度、细脉密度和总叶脉密度, 以及各级叶脉单位长度的细胞壁干质量与叶片大小之间的关系, 拟从叶片内部结构和资源分配策略的角度探明叶片大小与叶脉结构之间的变化关系及生态学意义。研究结果显示: (1)叶片大小与主脉密度极显著负相关, 细脉密度以及总叶脉密度与叶片大小关系不显著, 表明叶片越小, 主脉密度越高, 而细脉密度与叶片大小无关; (2)单位主脉长度的细胞壁干质量与叶片大小极显著正相关, 单位细脉和总叶脉长度的细胞壁干质量与叶片大小的相关性均不显著, 表明随着叶片的增大, 单位主脉长度的细胞壁干质量显著增加, 而细脉的细胞壁干质量与叶片大小无关; (3)主脉密度与单位主脉长度的细胞壁干质量之间是斜率显著大于-1的负异速生长关系, 表明主脉密度随单位主脉长度的细胞壁干质量增加而显著下降, 两者之间存在权衡关系, 而单位细脉长度的细胞壁干质量与细脉密度关系不显著。上述结果表明, 与大叶片相比, 小叶中通常具有较高的主脉密度, 这不仅是叶片发育过程中叶形变化调控的结果, 也是单位叶脉长度的细胞壁干质量调控的结果, 单位叶脉长度的细胞壁干质量是导致叶片大小与主、细脉密度之间不同变化关系的直接因素。该研究结果为我们理解全球范围内叶片大小变化的生物地理分布模式以及植物对环境的适应策略提供了参考。     

Trade-off between leaf size and vein density of Achnatherum splendens in Zhangye wetland

Aims Trade-offs between leaf size and vein density are the basis of the theory of leaf economics spectrum, and are to understand the relationship between the physical build and physiological metabolism of plant leaves under different degrees of competition for resources. Our objective was to study the changes in the relationship between leaf size and vein density (leaf dry biomass and leaf area) in Achnatherum splendens populations with four plant bundle densities located in the flood plain wetland of Zhangye. Methods The study site was located at floodplain wetlands of Zhangye, Gansu Province, China. Survey and sampling were carried out in the communities that A. splendens dominated. According to the plant bundle density, the A. splendens communities were divided into four density gradients with “bundle” for the sampling units, high density (I, > 12 bundle·m^-2), medium density (II, 8-12 bundle·m^-2), medium density (III, 4-8 bundle·m^-2) and Low density (IV, <4 bundle·m^-2). According to the density of each combination, we chose seven (5 m × 5 m) A. splendens samples, resulting in a total of 28 samples (4 × 7). The soil physical and chemical properties of four density gradients were investigated and six samples of A. splendens were used to measure the leaf area, leaf dry biomass and vein density in laboratory, and biomass of different organs was measured after being dried at 85 °C in an oven. 28 plots were categorized into three groups: high, medium and low density, and the standardized major axis (SMA) estimation method was used to examine the allometric relationships between leaf area, leaf dry biomass and vein density. Important findings The results showed that with the population density changed from high, medium, to low, the soil moisture decreased, and soil electric conductivityincreased. The leaf area, leaf biomass and height of A. splendens decreased, and the vein density, specific leaf area and photosynthetically active radiation (PAR) increased gradually. In addition, leaf net photosynthetic rate (P_n), transpiration rate (T_r) and twig number firstly increased then decreased. There was a highly significantly negative correlation (p < 0.01) between the leaf size and vein density on the high- and low-level densities (I, IV), whereas less significant (p < 0.05) on the level of medium density (II, III). The SMA slope of regression equation in the scaling relationships between leaf size and vein density was significantly smaller than -1 (p < 0.05).     

Linking vein properties to leaf biomechanics across 58 woody species from a subtropical forest

• Leaf venations have elements with relatively lower elasticity than other leaf tissue components, which are thought to contribute to leaf biomechanics. A better mechanistic understanding of relationships between vein traits and leaf mechanical properties is essential for ecologically relevant interpretation of leaf structural variations.
• We investigated 13 major (first to third order) and minor (>third order) vein traits, six leaf mechanical properties and other structural traits across 58 woody species from a subtropical forest to elucidate how vein traits contribute to leaf biomechanics.
• Across species, vein dry mass density (ρ_v), total vein dry mass per leaf area (VMA) and minor vein diameter (VD_min), but not the lower‐order vein density (VLA_1?2), were positively correlated with leaf force to punch (F_p) and force to tear (F_t). Structural equation models showed that ρ_v and VD_min not only contribute to leaf mechanical properties directly (direct pathway), but also had impacts on leaf biomechanics by influencing leaf thickness and leaf dry mass per area (indirect pathway).
• Our study demonstrated that vein dry mass density and minor vein diameter are the key vein properties for leaf biomechanics. We also suggest that the mechanical characteristics of venations are potential factors influencing leaf mechanical resistance, structure and leaf economics spectrum.

     

Venation networks and the origin of the leaf economics spectrum

The leaf economics spectrum describes biome-invariant scaling functions for leaf functional traits that relate to global primary productivity and nutrient cycling. Here, we develop a comprehensive framework for the origin of this leaf economics spectrum based on venation-mediated economic strategies. We define a standardized set of traits - density, distance and loopiness - that provides a common language for the study of venation. We develop a novel quantitative model that uses these venation traits to model leaf-level physiology, and show that selection to optimize the venation network predicts the mean global trait-trait scaling relationships across 2548 species. Furthermore, using empirical venation data for 25 plant species, we test our model by predicting four key leaf functional traits related to leaf economics: net carbon assimilation rate, life span, leaf mass per area ratio and nitrogen content. Together, these results indicate that selection on venation geometry is a fundamental basis for understanding the diversity of leaf form and function, and the carbon balance of leaves. The model and associated predictions have broad implications for integrating venation network geometry with pattern and process in ecophysiology, ecology and palaeobotany.