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系统发育和菌根特性调控草本植物种子重量及其与叶片性状的关系OA

Phylogeny and mycorrhizal traits regulate seed mass in herbaceous plants and their relationship with functional leaf traits

中文摘要英文摘要

为探究系统发育和菌根特性对种子重量变化的影响,以及对种子重量与叶片性状关系的影响,本研究基于西北欧植物区系植物功能性状数据库(the LEDA Traitbase),提取了种子重量、叶片性状(叶片重量、叶面积和比叶面积)数据.结合已发表文献中关于菌根分类的研究方法,最终确定了 820 种草本植物的菌根特性,并将其划分为兼性菌根(FM)、非菌根(NM)和专性菌根(OM)3 类.进一步按功能群(禾本科、菊科、豆科及其他功能群)、生活史(一年生与多年生)及根系类型(直根系与须根系)对草本植物进行分类,以系统分析不同植物类群下系统发育和菌根特性对种子重量及其与叶片性状关系的影响.结果显示:在草本植物中,NM 植物种子重量的系统发育信号显著高于FM 和 OM 植物(P<0.05).对不同植物功能群、植物生活史、根系类型的草本植物分析发现,OM 植物的种子重量高于 FM 和 NM 植物.菌根特性在调节种子重量与叶片性状关系中发挥了关键作用.FM 和 OM 植物的种子重量主要受叶面积和叶片重量的影响,而 NM 植物的种子重量主要受叶片重量和比叶面积的影响.菌根特性、叶面积和比叶面积均显著影响种子重量的变化.校正物种间的系统发育效应后,比叶面积的影响不再显著.综上所述,系统发育和菌根特性影响着草本植物的种子重量,且影响着种子重量与叶片性状的关系.本研究为菌根在植物进化中的作用及提升作物产量提供了理论依据.

This study investigated the effects of phylogeny and mycorrhizal traits on seed mass and their relationship with functional leaf traits in a dataset of 820 herbaceous species.Data on seed mass,leaf mass,leaf area,and specific leaf area(SLA)were extracted from the Northwest European Plant Functional Traits Database.Methods for mycorrhizal classification were derived from the published literature.Mycorrhizal traits were determined for all 820 herbaceous plant species,and the species were categorized into three groups:facultatively mycorrhizal(FM),non-mycorrhizal(NM),and obligately mycorrhizal(OM).We further classified herbaceous plants by taxonomic/functional group(Poaceae,Asteraceae,Fabaceae,and other plant functional groups),life-history strategy(annual and perennial),and root type(taproot and fibrous root systems).This classification allowed us to analyze how phylogeny and mycorrhizal traits affected seed mass and their relationship with functional leaf traits across these plant categories.The results showed that,compared with OM and FM plants,NM plants exhibited a significantly higher phylogenetic signal in seed mass(P<0.05).Analysis of herbaceous plants with different plant functional groups,plant life-history strategies,and root types revealed that the seed mass of OM plants was significantly higher than that of FM and NM plants.Mycorrhizal traits played a critical role in modulating the relationship between seed mass and functional leaf traits.In FM and OM plants,seed mass was primarily influenced by leaf area and leaf mass,respectively.In contrast,seed mass in NM plants was mainly affected by leaf mass and SLA.Mycorrhizal traits,leaf area,and specific leaf area significantly affected the variation in seed mass.However,after accounting for phylogenetic effects among species,the influence of specific leaf area on seed mass was no longer significant.In summary,phylogeny and mycorrhizal traits jointly influence seed mass in herbaceous plants and affect the relationship between seed mass and functional leaf traits.These findings provide a theoretical basis for understanding the role of mycorrhizae in plant evolution and plant productivity.

臧娇娇;张尚龙;孙艺春;石兆勇;韦文敬;张梦歌;吴姗薇;高佳凯;马路平;孙亚杰

河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023河南周口国家农高区现代农业产业研究院,河南 周口 466000河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023河南科技大学农学院,河南 洛阳 471023||河南省乡村人居环境工程中心,河南 洛阳 471023||洛阳市共生微生物与绿色发展重点实验室,河南 洛阳 471023

系统发育菌根草本植物种子重量叶片性状

phylogenymycorrhizal traitsherbaceous plantsseed massfunctional leaf traits

《草业科学》 2026 (8)

2024-2039,16

中原科技创新领军人才项目(254200510006)海南省重点研发项目(ZDYF2024XDNY172)河南省自然科学基金项目(222300420146,242300420598)

10.11829/j.issn.1001-0629.2025-0113

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