母株UV-B环境影响克隆植物的光选择策略

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自然界中的植物通常处于异质性环境中,而克隆植物可以通过生境选择行为有效地获取异质性分布的资源,从而适应异质性的生境。克隆子株的生长明显受到母株环境的影响,因此,克隆植物的生境选择行为极有可能会受其母株环境的调控。UV-B辐射作为太阳光谱中的重要组分,在植物的生长发育过程中发挥着不可忽视的作用。克隆母株的UV-B辐射经历必然也会影响克隆植物的生境选择行为,而相关研究未见报道。在本研究中,克隆植物蛇莓(Duchesnea indica)的母株生长在不同强度的UV-B辐射环境中(0,5和10μw·cm-2),而其子株面临异质性的光环境(光照和遮荫生境)。通过对母株的总DNA甲基化水平及母株和子株的生长指标的分析,来探讨克隆植物母株的UV-B辐射环境对异质性光生境中克隆植物生境选择行为的影响。主要研究结果如下:(1)母株的UV-B辐射经历改变了异质性光生境中克隆植物子株的生境选择行为。例如,那些经过高强度UV-B辐射(10μw·cm-2)处理的母株所形成的基株将更多的生物量分配给遮荫生境中的子株,其匍匐茎也更早地向遮荫生境发生弯曲生长。(2)母株高强度的UV-B辐射(10μw·cm-2)环境使其遮荫生境中的子株形成密集生长模式,其避阴反应受到抑制。但是,低剂量的UV-B辐射(5μw·cm-2)处理的母株所形成的基株中,那些生长在光照生境中的子株表现出扩张式生长模式。(3)母株的UV-B辐射处理在增加其自身DNA总甲基化水平的同时,抑制了母株自身和克隆基株的生长;且母株的DNA总甲基化水平变化与母株的部分性状(叶面积、叶柄长度及比叶柄长度)和子株的部分生长性状(生物量、分枝强度及茎叶生物量分配)显著相关。可见,克隆植物的子株能够感受到母株的UV-B辐射环境,并以此来调节自身在异质性光生境中的生长。而子株的这种生境选择行为很可能是由母株的表观遗传所介导的“母体效应”所导致的。综上所述,UV-B辐射是调节蛇莓生境选择行为的重要因子,由母株的UV-B辐射环境所介导的子株生长行为的变化有助于它们预先调节其生长,以适应未来的光环境。本研究结果对于我们充分理解UV-B辐射对植物的影响以及克隆植物的环境适应策略具有重要意义。
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