Temperature dependence and genetic variation in resource acquisition strategies in a model freshwater plant

IF 4.6 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Functional Ecology Pub Date : 2024-04-29 DOI:10.1111/1365-2435.14567

Graydon J. Gillies, Amy L. Angert, Takuji Usui

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模式淡水植物资源获取策略的温度依赖性和遗传变异

了解竞争如何随环境压力而变化，对于预测物种和群落对快速环境变化的反应至关重要。虽然应激梯度假说预测竞争强度会随着应激的增加而降低，但我们对竞争如何随应激而变化的理解却受到了限制，因为我们缺乏对作为竞争动态基础的资源利用特征如何对应激做出反应的机制性理解。在这里，我们利用浮萍（Lemna）物种群测量了R*（一种资源获取性状，代表种群正增长所需的最低资源要求）的表型和遗传变异如何随高温胁迫而变化，以更好地了解胁迫如何改变对基本资源的竞争能力。我们发现，高温胁迫增加了 Lemna 植物获取氮的 R*。由于较低的 R* 值预示着在资源受限的竞争动态中占优势，这表明在高温胁迫下，植物的竞争能力可能会降低，因为维持种群正增长率需要更多的资源。我们发现，在 Lemna 物种群的 11 个地方基因型中，R* 的遗传变异极小，这表明在自然界中，对氮等必需资源的资源获取策略的选择可能受到限制。在高温胁迫下，氮的 R* 遗传变异表达进一步减少，这表明在高温胁迫下，对 R* 的选择反应可能特别受限。与拾穗者-机会主义者权衡的预测相反，我们没有发现在良性条件或高温胁迫下资源获取策略权衡的证据。R*较低的植物（即在氮含量较低的条件下生长率较高）在氮含量较高的条件下生长率并不低，这可能是因为所选择的基因型在资源获取策略上没有分化，也可能是因为 Lemna spp.重要的是，我们的研究表明，高温胁迫可通过增加对资源的需求来提高对竞争的敏感性，同时降低 Lemna 物种响应资源特征选择的进化潜力。这项研究是了解资源有限和压力环境中竞争动态背后的机理特征的关键一步。在期刊博客上免费阅读本文的通俗摘要。

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Functional Ecology 环境科学-生态学

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4 months

期刊介绍： Functional Ecology publishes high-impact papers that enable a mechanistic understanding of ecological pattern and process from the organismic to the ecosystem scale. Because of the multifaceted nature of this challenge, papers can be based on a wide range of approaches. Thus, manuscripts may vary from physiological, genetics, life-history, and behavioural perspectives for organismal studies to community and biogeochemical studies when the goal is to understand ecosystem and larger scale ecological phenomena. We believe that the diverse nature of our journal is a strength, not a weakness, and we are open-minded about the variety of data, research approaches and types of studies that we publish. Certain key areas will continue to be emphasized: studies that integrate genomics with ecology, studies that examine how key aspects of physiology (e.g., stress) impact the ecology of animals and plants, or vice versa, and how evolution shapes interactions among function and ecological traits. Ecology has increasingly moved towards the realization that organismal traits and activities are vital for understanding community dynamics and ecosystem processes, particularly in response to the rapid global changes occurring in earth’s environment, and Functional Ecology aims to publish such integrative papers.