多倍化对环境适应性的改变与其对植物形态结构和功能特征的明显改变密切相关。植物发生多倍化后其木质部导水组织的解剖结构特征常发生显著变化，如木质化程度和细胞壁厚度都有所增加，这些改变很可能会造成木质部水分传导的有效性和安全性等水力结构特征的改变。目前有关多倍体植物与水力结构的研究仍十分缺乏，与多倍化相关的水力结构特征的改变对其它功能特征的影响也亟待深入研究。

　　相比其亲缘较近的二倍体，自然界中多倍体植物通常在干旱、高纬度和高海拔生境中占优势。在长白山地区，白桦和枫桦为二倍体物种，生长迅速，为长白山阔叶红松林常见的伴生树种，其中白桦为低海拔生境火烧、皆伐等干扰过后形成的次生林中的优势树种。黑桦和岳桦为多倍体物种，其中黑桦较耐干旱，生长在干旱和土层较厚的阳坡、山麓较干燥处或杂木林内，在长白山为阔叶红松林中的伴生树种。岳桦在高海拔处才占据绝对优势。四种桦木分布生境的差异可能与染色体组倍增后植物抗逆性的增强有关，特别是与水分传导率和抗气穴化能力的改变密切相关。  

　　为阐明不同倍性物种生态位分化的生理学机制，永利娱高ylg060net植物生理生态学科组侧重从木质部水力结构的角度揭示长白山分布的不同倍性桦木种在各自生境中保持水分平衡和竞争优势的生理机制。结果发现，与二倍体桦木种（白桦和枫桦）相比，分布在较干旱和高海拔生境中的多倍体桦木种（岳桦和黑桦）具有更高的叶比导率和更强的抵抗气穴化的能力（图1，2）。并且，两者在解剖结构上也存在显著差异：与二倍体桦木种相比，多倍体桦木种具有更大的导管水力直径（图3）；但是其纹孔形状、宽度和开口面积较小（图4）。这些结果表明细胞倍性变化后植物的抗逆性通常会增强，但同时伴随着生长速率的下降，证明细胞倍性的变化使得不同物种间抗逆性和竞争力间可能存在一个权衡关系。该研究结果揭示了细胞倍性变化对水力结构功能特征的影响机制，为加深对多倍化这一重要生物学过程的认识与更好地利用多倍体植物提供基础理论支持。  

　　研究结果以“Divergences in hydraulic architecture form an important basis for niche differentiation between diploid and polyploid Betula species in NE China”为题发表在Tree Physiology (doi:10.1093/treephys/tpx004)。该研究得到国家自然科学基金项目(31500222、31670412)、科技部重点研发项目(2016YFA0600803)、中国科学院前沿科学重点研究项目（QYZDJ-SSW-DQC027）以及中国科学院百人计划项目的支持。