我國西南亞高山地區(qū)是全球氣候變化響應(yīng)的敏感區(qū)域。以該區(qū)域?yàn)閷ο�，瞄�?zhǔn)氣候變化研究的國家需求和國際前沿問題，中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所李春陽研究團(tuán)隊(duì)在國家重點(diǎn)基金“西南亞高山代表性木本植物對全球氣候變化的響應(yīng)與適應(yīng)”支持下，在木本植物適應(yīng)氣候變化內(nèi)在機(jī)制和適應(yīng)能力研究中取得了新進(jìn)展。 

　　李春陽研究團(tuán)隊(duì)在研究中，從進(jìn)化角度出發(fā)，開展了以青楊為代表的木本植物的進(jìn)化規(guī)律研究，提出了切合未來氣候條件下適應(yīng)木本植物生長的措施、方案和技術(shù)；從海拔梯度出發(fā)，研究了不同海拔生境下植物從宏觀生態(tài)系統(tǒng)到微觀個體生理層面對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制，從植物性別差異角度出發(fā)揭示了雌雄青楊功能與代謝產(chǎn)生差異的原因。 

　　研究發(fā)現(xiàn)，同一物種在不同氣候條件下對環(huán)境的響應(yīng)存在顯著差異：生長在高海拔或干旱區(qū)域的種群抗逆性更強(qiáng)，更能適應(yīng)逆境。這個結(jié)果為物種形成及極端氣候下物種進(jìn)化研究提供了新的線索和方向。同時，同一物種的不同性別對氣候響應(yīng)也存在顯著差異，理想環(huán)境下雌株各項(xiàng)生長指標(biāo)優(yōu)于雄株，但在逆境下雄株具有更強(qiáng)的抗逆能力。這一發(fā)現(xiàn)為預(yù)測和管理雌雄異株植物提供了依據(jù)。以雌雄青楊為例，當(dāng)二氧化碳濃度和溫度升高后，雄株通過提高光合作用、葉綠素與單位面積葉氮含量和可溶性蛋白含量以增強(qiáng)碳匯能力，因此二氧化碳濃度和溫度升高更利于雄株生長。在低溫條件下，雄株比雌株具備更有效的代謝途徑和保護(hù)系統(tǒng)。在干旱脅迫下，植株的基因表達(dá)、激素合成、光合作用和氧自由基清除酶系統(tǒng)基因表達(dá)均發(fā)生改變，并且不同性別的表達(dá)水平和模式存在顯著差異。雄株差異表達(dá)基因數(shù)是雌株的5倍，而雌株能較快改變基因表達(dá)以應(yīng)對脅迫傷害。 

　　在雌雄植株生長競爭性研究中發(fā)現(xiàn)，競爭具有環(huán)境依賴性并顯著影響了青楊雌雄植株對水分條件生理響應(yīng)的二態(tài)性。在干旱條件下，性內(nèi)競爭的雄株具有最高的適合度，雌株則表現(xiàn)出最低的光合能力和生物量積累。在性間競爭下，因雄株保守的用水策略所帶來的節(jié)水效應(yīng)和微環(huán)境的改善可能緩解干旱對雌株的負(fù)面效應(yīng)，在水分充足的條件下雌株比雄株具有更大的競爭優(yōu)勢，一旦受干旱脅迫雄株則具有輕微的競爭優(yōu)勢。此外，通過雌雄植株相互嫁接發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫下，以耐旱的雄性青楊做砧木、以高產(chǎn)的雌性青楊做接穗有可能會獲得既抗旱又高生物量的新品種。 

　　項(xiàng)目執(zhí)行以來，共有25篇學(xué)術(shù)論文發(fā)表于本研究領(lǐng)域的國際主流學(xué)術(shù)期刊上，其中PLANT CELL & ENVIRONMENT2篇、JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY 3篇、PROTEOMICS 2篇、JOURNAL OF PROTEOME RESEARCH 2篇、FUNCTIONAL ECOLOGY 1篇、OECOLOGIA 1篇、AGRICULTURAL AND FOREST METEOROLOGY 1篇和TREE PHYSIOLOGY 4篇。 

    國際著名植物生態(tài)學(xué)家ROBERTO TOGNETTI教授在TREE PHYSIOLOGY 期刊上對上述研究成果作了長篇評述，評論指出如果雌雄植株對環(huán)境脅迫與資源利用的有效性差異繼續(xù)下去，在不久的將來雌雄植株的性別比例將會發(fā)生非常明顯的變化。同時，評論指出本研究為氣候變化下雌雄異株植物的適應(yīng)性以及碳源與碳匯變化趨勢的研究提供了一個非常有價值的研究思路。這些研究結(jié)果不僅有利于對天然林的保護(hù)與利用，而且為人工林的經(jīng)營與管理提供了理論依據(jù)與科學(xué)指導(dǎo)。