树芽在春天而不是冬天需要舒适的毯子
成长与发展

树芽在春天而不是冬天需要舒适的毯子

或许冬季的芽处于“休眠”状态,实际上是为了在变幻莫测的春季天气中保护其内部的幼苗。

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树木有不同的适应能力来应对冬天。 据说芽鳞或叶芽(芽的最外层叶子形式)提供物理屏障,保护新叶免受恶劣环境的影响,但超过 40 种开花植物科没有它们。 这就提出了一个问题,为什么有些木本植物有芽鳞而有些没有。

克里斯特·斯库恩德沃尔德 和 威廉弗里德曼 在哈佛大学发现 芽鳞不一定能适应核桃和山核桃等温带树木的冬季环境. 研究人员仔细跟踪了 2,000 多片叶子的形成,使用显微 CT 扫描重建了胡桃科顶芽类型的进化树。 该团队提出,芽鳞的进化主要不是为了保护芽免受冬季条件的影响,而是为了保护芽免受生长季节的环境条件影响。

三个芽被拍成紧紧包裹的绿色包裹。
核桃、Shagbark 山核桃和山核桃树芽。 来源: Canva

实验于 2019 年在哈佛大学阿诺德植物园进行,由六种树种组成:苦核山核桃 (山核桃), 山核桃 (山核桃), 黑胡桃 (黑胡桃), 日本翼子 (紫檀), 杏仁 (紫檀) 和 桔梗 (俗称白杨)。

在 XNUMX 月到 XNUMX 月期间,研究人员每月对每片叶子和休眠芽进行非破坏性测量。 沿每个轴(叶柄)对单个叶子的测量使科学家能够追踪所有叶子是否以相同的速度生长,大小相同,或者是否在中间,叶子比基部的叶子更宽和更长。

该团队还收集了冬季、春季和夏季的顶芽用于显微 CT 扫描。 在前人研究的基础上,重建了胡桃科48个物种的分子进化树。

跟踪芽的形成可以揭示树木如何适应不同的条件。 例如,之前的研究表明 植物比过去更早开花 由于气候变化,以及 物候学研究可以帮助农民选择较晚或较早开花的作物品种 以减少冻害。

东亚和北美六种分布广泛的树木的芽和叶形态多样性。缩写:ab,腋芽;c,鳞片状叶;cs,鳞片状叶痕;lam,叶片;p,叶柄。改编自: Schoonderwoerd 和 Friedman,2022 年

Schoonderwoerd 和 Friedman 发现六种树种的芽和叶生长在多个季节变化。 起始芽的形状并不能决定其余叶子的生长方式,但总的来说,越冬的叶子通常较小,寿命较短。 生长模式的相对灵活性显示了树木在整个生命周期中的不同适应和策略。

与芽鳞树相比,裸芽树的叶子生长不同。 裸芽型植物的叶子(铂。 狭翅目) 沿叶柄具有相同的比例,但三个芽鳞轴承种的比例不同 (铂。 rhoifolia, Pl. 球果 和 卵形衣原体芽鳞的形成导致生长季出现过渡性叶片形态,这些叶片能够积极响应环境信号,随后长出真叶。延迟真叶生长和拥有芽鳞之间的权​​衡似乎发生在生长季,而不是休眠期(冬季)。因此,芽鳞的进化或许并非主要为了保护芽免受冬季严寒的影响,而是为了保护芽免受生长季环境因素的影响。

Schoonderwoerd 和 Friedman 写道:“通过这项工作,我们的目的是表明一些温带树木的休眠芽结构的演变并不受冬季环境的选择性压力的影响,例如寒冷和冰冻温度。”

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Schoonderwoerd, KM 和 Friedman, WE (2022)“胡桃科静芽组织的种间形态变异:冬天的故事?” Annals of Botany,129(6), https://doi.org/10.1093/aob/mcac050

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作者

Juniper Kiss

Juniper Kiss 是一位环游世界的植物科学家和数据爱好者,也是 Botany One 的客座编辑和前撰稿人,她喜欢美丽的地块、数字化解决方案、与土地所有者合作、荆棘和香蕉。

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