“Bole”成分的作用：在实验性碳限制条件下对茎部非结构性碳水化合物再利用的制约

《Journal of Ecology》：The role of the bole: Constraints on the remobilization of stem non-structural carbohydrates under experimental carbon limitation

植物在碳需求超过供应时储存非结构碳水化合物（NSC）进行再分配，但大型树木可能难以长距离转运储存的NSC，影响碳供应对生长的支撑。本研究通过环割 Betula papyrifera 大树，创造不同NSC可利用性条件，发现double-girdled与top-girdled处理间下茎NSC浓度差异显著（-3.6% vs. -0.7%），表明碳限制下存在根到地上部分的NSC再分配，但器官间NSC共享有限。根和茎NSC浓度与根颈萌发、春季叶片 flush 等生存相关功能正相关，与茎溃疡病负相关。

　　

摘要

1. 植物会储存非结构性碳水化合物（NSC），以便在碳（C）需求超过供应时重新利用这些碳水化合物。然而，大型树木可能无法将储存的NSC长距离运输，这限制了碳用于生长等功能的可用性。此外，NSC的可用性是否限制了防御和水分运输等生理过程，目前仍知之甚少，这限制了我们预测碳何时会限制植物的生长和存活的能力。
2. 为了测试器官是否能够长距离运输碳，并在不同器官中产生NSC可用性的差异，我们在大型白桦树（Betula papyrifera）上实施了韧皮部环剥处理，设置了四种处理方式：不进行环剥、仅在上部茎干进行环剥、仅在下部茎干进行环剥以及同时在上部和下部茎干进行环剥（双环剥），并监测了一年内所有器官中的NSC动态变化。上部环剥限制了树冠以下新光合产物的运输；下部环剥则阻碍了根部与茎干之间重新利用的NSC的传输。如果碳限制条件下会发生器官间的碳重新分配，我们预测在顶部环剥和双环剥的树木之间会出现茎干和根部NSC浓度差异。然后，我们利用所有处理方式产生的器官级NSC差异来探讨储存与生存相关功能之间的关系。
3. 与顶部环剥的树木相比，双环剥树木的下部茎干NSC浓度下降得更明显（?3.6% 对比 ?0.7%），这表明在碳限制条件下，部分根部NSC会被重新分配到地上部分。然而，根部和中上部树干的NSC浓度没有差异，表明器官间以及长距离的NSC共享非常有限。在所有处理方式中，根部NSC与根颈萌发和春季茎干渗液呈正相关，这是根压和冬季过后水分恢复的指标；茎干NSC与枝条含水量和春季叶片生长呈正相关，与茎干溃疡感染呈负相关。

利益冲突声明

无需声明任何利益冲突。

同行评审

本文的同行评审历史信息可访问：https://www.webofscience.com/api/gateway/wos/peer-review/10.1111/1365-2745.70286。

数据可用性声明

本研究的支持数据可在Figshare上公开获取：https://doi.org/10.6084/m9.figshare.30068599（Fermaniuk等人，2026年）。