生长& Development

拥抱单个植物物种内的变异性:我们如何以及为什么需要研究它

科学家们提出了28项学习植物有内情特质变异的建议。

物种内的一些物种或个体更好地适应某些环境,比其他环境更好,因此他们有更好的生存机会。这种物种内变异性是 “隐藏的生物多样性” 在地球上,但可以以生理成本(例如,植物可能 投资更多,较小的种子或更少的种子)。有许多性状用于比较植物物种内的个体在对比生态系统(例如叶面积与阳光明媚的条件下的阴影下的叶面积较大)中的种类不同,可以揭示局部适应。

植物学 最近发布了一个 植物功能性状内部内部变异特殊问题 为了综合在物种内变异性如何有助于更好地理解这些多种尺度的植物,从基因表达和植物内的种类与人群,社区和生态系统动态的相互作用。特刊的客人编辑,博士 安德烈韦斯特布德 (麦克里大学), Kasey Barton. (夏威夷大学在Mānoa),和 詹妮弗赌徒 (加州大学戴维斯)已经写了 有关内部可变性的全面综述,强调最近的突破,并列出了28项建议,应如何进行未来的研究。 

在与Botanyone的在线访谈中,Westerband共享写作背后的动机 这述评.

“在过去的五年或十年中,社区和基于特质的生态研究中的兴趣是一个真正的兴趣,突出了植物功能性状的内部型变异(ITV)的范围和来源,”Westerband写道。 

“还有一些审查这些研究的审议呼吁从使用物种方式转移,而是更明确地考虑ITV为社区组装和物种互动的作用。本次审查的动机和一般的特殊问题基本上是突出ITV影响更高阶进程,如社区动态,而且是入侵和生态系统动态的各种方式。“ 

“在我自己的工作中,例如,我考虑如何 气候驱动的ITV可以影响夏威夷群岛的入侵成功。在该系统中,环境异质性在一个非常小的土地面积上很高,并且了解这种异质性如何交互的重要性。 “

Westerband的同事所有研究植物功能性状(例如, 与生态策略相关联的幼苗特征, 与凋落物分解有关的叶氮含量, 特质是伴有盐度的性质, 响应干旱的树状特征)。

“这项评论的另一个关键推动力是更多地关注该文献股中特别高的功能性状,并对未来的研究作出一些新的建议。虽然进化和人口生物学家经常考虑生殖性状和全植物特征的变化,以特质为基础的和社区生态学家重点关注叶状性状。甚至在叶状性状性质中,特定叶面积(SLA)是迄今为止已经检查过的最受欢迎的特质。由于这些趋势,很难量化植物中ITV的真实程度。总而言之,确实需要迫切需要扩大我们在这个文献股的关注范围,我们觉得这是一个很好的机会。“

叶子形状的荆棘多样性(rub sp。)。来源:J. Kiss

Westerband及其同事审查了物种内部变异性的潜在机制,跨生态系统的特质变异程度,对高阶流程的影响以及该领域的未来方向。虽然撰写本次评论,作者遇到了最近的一些研究和新兴主题,这非常令人惊讶。 

“表观生物学在驾驶内部特征变异方面的作用是一个日益增长的研究领域,这是非常新颖的,我们突出了这项研究 Puy和同事(2020年) 例如:Westerband写道。

“作者发现了这一点 拟南芥蒂利亚纳 人群显示出SLA的相当大的变化,而且在应用实验去甲基化处理时,伴随着涝渍和施肥治疗的植物生长。对我来说特别有趣的是,表型可塑性(和ITV)可以保持在几代内,称为 转基因效应。这个过程可能比我们认为的植物更常见,并认证进一步调查。“

“对我来说,另一项研究是 杨等人。 (2020),这描述了在在物种水平评估时,如何如何从特征评估时预测植物性能(在这种情况下,生长,生长)的模型比在各个级别评估的时候评估。他们还确定焦点特征的选择强烈影响了研究结论。我认为这是一个重要的研究,因为它显示了我们对ITV的影响的解释在很大程度上取决于数据结构,还取决于特征的选择。“ 

植物功能性状已经和不断用于生态学研究,因此写作全面评论是一个雄心勃勃的项目。  

“写作本文的关键挑战之一是承认描述植物表型内部内型的内部工作的大量工作,但不考虑植物功能性状,”Westerband解释。 

“换句话说,在本综述中,我们专注于来自社区生态和特质的生态文学的研究,其中ITV的兴趣在过去几年中飙升。但我们很清楚进化生物学家和人口生物学家/人口统计学家明确考虑有内处理的变异,因此我们首先通过首先探索植物内有内饰变异的丰富历史来介绍这篇论文。沿着同一条线,设计一个概念数字,将这些研究领域汇集在一起​​也是挑战性的,我们经历了几个人的迭代,以确保它足够合成和广泛的范围。“

物种内部的主要驱动程序(黑色文本)和后果(蓝色文本)从本地环境到社区和生态系统的可变性。来源: Westerband等,2021

Westerband和同事 28建议书 对于实验设计,数据收集和分析,以满足物种内的可变性。特征数据库正在增长(例如  尝试, gr)但为了比较全球物种的可变性,建立统一研究协议至关重要。

“我们强调,就像其他人面前一样,有几种情况,分析物种意味着相当个体复制或人群意味着可以产生误导性或错误的结论。因此,应在使用物种意味着时注意,因为它们省略了任何潜在有意义的内部内化变异。虽然很明显,研究问题应该决定分析中使用的数据集的类型,越来越多的研究人员正在通过在线存储库访问已发布的数据集,并且许多这些数据集报告物种意味着。因此,我们运行了无法在个人水平下吸引有意义的结论的真正风险,这是物种互动发生的组织水平。通过报告人口方式或单个复制而不是物种方式,可以轻松纠正此问题,并通过量化一个数据集中的变化源。 

“我们还建议更多的研究考虑使用嵌套的研究设计,并且更多的注意力被支付给不足的特质,例如,跨多种功能集成的解剖学,防御,液压和特征。我们总结了许多关键建议 表格1.” 

这述评 是一种梦幻般的综合,在物种内部的可变性到其对整个生态系统的重要性,并为任何植物生态学家提供了很大的资源。留意 植物学‘s Special Issue 这展示了拥抱工厂的最新研究努力。  

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