論文題目：The Functional Significance of Leaf Shape Lies in Water Relations Over Thermoregulation: A Case Study With an Arid Legume Herb

論文作者：Hui Wang*, Jian Li, Jun-Yu Chen, Min Wang, Eric Imbert, Zhao-Yang Chang

葉形(leaf shape)是植物最富于變化的性狀之一。由于葉的功能重要性，葉形演化被認(rèn)為反映了其適應(yīng)性的生理生態(tài)功能。理論研究提出，葉形變異會(huì)改變有效葉寬(we)，進(jìn)而影響植物溫度調(diào)節(jié)和水分輸導(dǎo)效率。然而，這兩個(gè)假說(shuō)尚缺乏全面的實(shí)證檢驗(yàn)。豆科棘豆屬植物二型葉棘豆(Oxytropis diversifolia E. Peter)分布于我國(guó)西部草原荒漠地區(qū)，不同個(gè)體在葉形上存在自然變異(1小葉、1–3小葉或3小葉)。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)其居群葉形頻率有自西向東的梯度變化，并與降水和溫度相關(guān)的氣候因子梯度變化吻合，因而是檢驗(yàn)上述功能關(guān)系的理想材料。為全面檢驗(yàn)這兩個(gè)假說(shuō)，本研究對(duì)該物種所有已知居群進(jìn)行了葉宏觀形態(tài)學(xué)分析，并選擇4個(gè)代表性居群進(jìn)行了葉溫和氣體交換參數(shù)測(cè)定以及水平衡相關(guān)的葉解剖結(jié)構(gòu)分析。我們首先確認(rèn)了小葉數(shù)目的增加確實(shí)會(huì)顯著降低有效葉寬(we)。再次，我們檢驗(yàn)了溫度調(diào)節(jié)假說(shuō)，發(fā)現(xiàn)盡管有效葉寬較小的葉可以在日間維持較低的葉溫，但葉溫和環(huán)境氣溫的差值通常較小(多在1°C以?xún)?nèi))，生物學(xué)影響有限。最后，我們檢驗(yàn)了水平衡假說(shuō)，從而揭示了葉水分關(guān)系中一個(gè)關(guān)鍵的解剖學(xué)權(quán)衡：葉有效葉寬的降低帶來(lái)了一些有利于水分輸導(dǎo)的特征，如更低的葉肉組織/中脈比值和更高的葉脈密度，但是也以維管組織徑級(jí)減小為代價(jià)。這一權(quán)衡很可能導(dǎo)致了中間表型(即1–3小葉)在特定條件下表現(xiàn)出更優(yōu)的氣體交換能力。本研究表明葉形的功能意義主要體現(xiàn)在水平衡而非溫度調(diào)節(jié)上，而與解剖學(xué)權(quán)衡相關(guān)的平衡選擇可能是維持種內(nèi)葉形變異的潛在機(jī)制。

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.70484