夏季温暖化が雌雄のポピュラス・カサヤナの成長、光合成、水分状態に及ぼす影響：性差のある干ばつや暑さに対する耐性を示唆している

Effect of summer warming on growth, photosynthesis and water status in female and male Populus cathayana: implications for sex-specific drought and heat tolerances.

• Junyan Liu
• Rong Zhang
• Xiao Xu
• Joshua C Fowler
• Tom E X Miller
• Tingfa Dong

抄録

気候温暖化が樹木の成長と生理に及ぼす影響は、直接的な熱効果や土壌水分の変化によって引き起こされる可能性がある。雌雄異株の樹種は通常、生物学的勾配に沿って性的な空間的分離を示すが、雌雄異株の樹種における温暖化に対する性特異的な反応を評価した研究はほとんどない。本研究では、雌雄異株のPopulus cathayanaを用いて、+4℃の高温下での成長、光合成、非構造炭水化物（NSC）、水利用効率、全植物の水利コンダクタンス（KP）の性別応答を、水分補給の有無にかかわらず調査した。男女ともに、高温処理は成長（高さとバイオマス）、光合成速度（A）、A/暗呼吸率、気孔コンダクタンス（gs）、蒸散速度、NSC、葉水ポテンシャル、KPを有意に減少させたが、水利用効率（炭素同位体組成から推定）は増加した。補給水による温暖化では，雌はほとんどの形質に変化は見られなかったが，雄は形質が低下し，性差が大きくなった。雌はKPが低く、gsとAは雄に比べて水に関連した形質への応答が急峻であった。これらの結果から，夏季の温暖化が生育や光合成に及ぼす影響は，雌では主に土壌の水分によるものであり，雄では主に温度によるものであることが明らかになった。雌の方が雄よりも熱ストレスが少ないのは、ストマタの調節と水の利用を介した柔軟な水収支戦略によるものと考えられる。

Effects of climate warming on tree growth and physiology may be driven by direct thermal effects and/or by changes in soil moisture. Dioecious tree species usually show sexual spatial segregation along abiotic gradients, however, few studies have assessed sex-specific responses to warming in dioecious trees. We investigated the sex-specific responses in growth, photosynthesis, nonstructural carbohydrate (NSC), water use efficiency and whole-plant hydraulic conductance (KP) of the dioecious tree species Populus cathayana under +4°C elevated temperature with and without supplemental water. For both sexes, high temperature treatments significantly decreased growth (height and biomass), photosynthetic rate (A), the ratio of A to dark respiration rate, stomatal conductance (gs), transpiration rate, NSC, leaf water potential and KP, but increased water use efficiency (estimated from carbon isotope composition). Under warming with supplemental water, most traits of females did not change relative to ambient conditions, but traits of males decreased, resulting in greater sexual differences. Females showed a lower KP, and their gs and A responded more steeply with water-related traits than males. These results show that the effect of summer warming on growth and photosynthesis was driven mainly by soil moisture in female P. cathayana, while male performance was mainly related to temperature. Females may experience less thermal stress than males due to flexible water balance strategy via stomata regulation and water use.

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