Nature Plants | 中山大学黄恒副教授团队揭示根系含水量在根经济空间中的关键角色

研究背景

    根系性状对植物的生存、生长及适应环境变化至关重要。尽管根经济空间（Root economics space）日益受到关注，但全球尺度上根系性状的变异格局及其关键驱动因素仍缺乏定量认识。尤其值得关注的是，根系含水量（root water content, RWC）在生物代谢中具有基础性作用，却在以往研究中被严重忽视。本研究基于代谢理论构建定量框架，结合全球性状数据库（TRY和GRooT），整合2831个物种的超3万次个体测量数据（图1a），定量分析了RWC在性状变异中的核心作用，并探讨其能否更好地反映叶片与细根性状的协同性。

图1. 全球数据点分布情况（a）以及根系性状与根系含水量的非线性关系（b）。RR：根呼吸速率；SRA：比根面积；SRL：比根长；RD：根直径；RTD：根组织密度; cor: 温度校正后的性状值。

主要发现

    研究发现，基于代谢理论和异速生长规律的代谢模型成功预测了RWC与五种关键根系性状之间的非线性关系（图1b），并且RWC相较于RN（root nitrogen concentration）更能准确反映植物的快速资源获取策略（图2）。同时，用植物组织含水量替氮浓度后，叶片与细根的功能性状表现出更强的协同性（图3），证明组织含水量是整合植物地上与地下经济策略的关键性状。

图2. RWC相对于RN能更好的反映根系快速获取策略。RC: rotated principal components.

图3. 用植物含水量替换氮浓度可提升叶片与细根性状的协同性。

    本研究通过整合组织含水量这一关键性状，构建了一个稳健的理论框架，不仅有助于理解植物性状间的协调机制，也提升了对植物响应环境变化的预测能力。组织含水量在叶片和个体水平的代谢过程中发挥着基础性作用，因而有望成为植物经济谱系中的核心性状，用于定量预测植物性状变异乃至生态系统生产力等更大尺度的生态过程。鉴于其重要性长期被忽视，未来亟需将组织含水量纳入地球系统模型，以提升在全球变化背景下对植物生长、群落动态及生态系统功能的预测精度。

论文信息

    研究结果以“The overlooked role of root water content in the root economics space”为题发表在Nature Plants上（全文链接：https://doi.org/10.1038/s41477-026-02232-9）。中山大学生态学院博士后李恒为论文的第一作者，中山大学生态学院为第一单位，中山大学生态学院黄恒副教授为通讯作者。中山大学生态学院储诚进教授、爱沙尼亚塔尔图大学Carlos P. Carmona教授、中国科学院地理科学与资源研究所牛书丽研究员、澳大利西悉尼大学的Ian J. Wright教授、美国犹他州立大学的Yong Zhou教授、西班牙巴塞罗那自治大学的Josep Peñuelas和Jordi Sardans教授、西南民族大学的王志强教授、西北农林科技大学的邓蕾教授、中山大学生态学院王晶副教授、博士后刘瑞轩、硕士研究生谭家昊、博士研究生辛颖为共同作者。该研究受到国家自然科学基金、广东省青年人才项目、中山大学基本启动费、中央高校基本科研业务费的资助。