近日，北京林业大学林学院席本野教授研究团队在国际植物生理顶级期刊Plant Physiology（一区TOP，IF=8.005）上发表了题为“Evaporation-driven internal hydraulic redistribution alleviates root drought stress: mechanisms and modeling”的研究论文，为木本植物水分生理及其抗旱机制提供了新见解。林学院博士生刘洋为论文第一作者，林学院席本野教授为论文通讯作者。

该项研究由捷克布尔诺孟德尔大学Nadezhda Nadezhdina教授、新西兰植物与植物研究所胡伟研究员、新西兰皇家科学院主席与中国工程院外籍院士Brent Clothier、北京林业大学林学院段劼副教授、中央民族大学生命与环境科学学院李熙萌副教授共同参与，并且得到了国家自然科学基金（32171763，31872702）的支持。研究团队特别感谢北京时域通科技有限公司，为本研究的田间监测提供设备与技术支持。

毛白杨（Populus tomentosa）是中国北方重要的用材与防护树种。在前期研究中，林学院人工林培育团队发现了一项全新且从未被报道过的根系水力再分配模式，并将其命名为了“蒸发驱动的水力再分配（EDHR）”。本研究进一步探究了该现象的发生机制、影响因子与生理生态学意义。研究发现，EDHR现象在雨养条件下的毛白杨人工林中广泛存在，且随着林龄的增加，其发生程度呈现出逐渐减小的趋势。根系多位点液流监测与染色进一步为EDHR的发生提供了证据，并且揭示了该现象的逆向液流可以在侧根内进行长距离运输（图1 BC）。

图1 毛白杨根系液流与染色

此外，利用micro-CT技术对侧根木质部结构进行重建，发现毛白杨侧根木质部由向上连接和向下连接的两种类型导管组成。在侧根发育早期，两种类型导管呈现为上下对称分布；随着侧根逐渐发育成熟，新形成的导管均为向上连接（图2）。

图2 毛白杨侧根导管网络结构

基于观测到的导管结构，构建了不同水力构架的根系吸水模型，模型模拟结果揭示了EDHR现象的本质是由植物木质部网络内部的水势梯度引起的内部水力再分配（图3）。该现象更易发生在土壤阻力较高的粗质地土壤，与传统水力再分配相互补偿（图3）。在极端干燥的条件下，EDHR可以使木质部水势提高38.9%–41.6%，极大程度缓解了浅层根系所面临的干旱胁迫。此外，不同水力构架的侧根存在着水力“安全–效率”权衡策略（图4）。

新提出的模型为根系复杂木质部结构及其对水分运动的影响提供了新的见解，有助于增强对木质部结构与植物水力学之间关系的理解。

图3 模拟根系液流、水势与土壤阻力

图4 侧根水分运输“安全–效率”权衡策略

林学院是北京林业大学具有鲜明特色的研究型学院，是学校历史最久、师资最强、培养人才最多的传统和优势学院，也是我国林业行业人才培养、科学研究和产学研联合的核心基地。学院承担了大量国家重点研发专项、国家基金、林业科技推广和服务等项目。“十三五”期间，获国家级科技进步二等奖1项、省部级科技进步二等奖4项，三等奖1项，其它各类奖励10余项。

延伸阅读：

席本野教授（中）

席本野，北京林业大学林学院教授，博士生导师，主要在杨树用材林培育理论与技术、人工林水分关系、根系系统结构与功能等领域开展研究，并取得一系列创新研究成果。担任《北京林业大学学报》编委。担任Agricultural and Forest Meteorology、Land Degradation & Development、《应用生态学报》《林业科学》《植物生态学报》等31个期刊特邀审稿人。

在PNAS (letter)、Plant Physiology、Agricultural and Forest Meteorology、Forest Ecology and Management、Agricultural Water Management、Plant and Soil、Science of the Total Environment、植物生态学报、林业科学等发表科研论文95篇（SCI论文47篇），累积影响因子162。获授权国家发明专利2项，软件著作权4件，申请发明专利3项。制定地方和团体标准3项。获得2016年梁希林业科学技术奖二等奖（排名第2）。自主研发热扩散（TDP）液流探针、热场变形（HFD）液流探针、电子张力计、深土层剖面水分探头、茎干直径微变化传感器等多款植物生理生态监测设备。

更多精彩资讯，欢迎关注“北京林业大学本科招生办”头条号！

素材来源：北京林业大学绿色新闻网、2023招生指南，北京林业大学人事处