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幸运28:成都生物所在桤木抗旱生理生态机制研究中获进展

成都生物所幸运28在桤木抗旱生理生态机制研究中获进展

  桤木(Alnus cremastogyne)属桦木科桤木属,我国特有种,分布于贵州北部、陕西南部、甘肃东南部,在四川各地普遍分布。生于海拔500-3000米的山坡或岸边的林中,在海拔1500米地带可成纯林。桤木喜光,喜水湿,多生于河滩低洼湿地,生长快,为固氮植物,是重要的造林和药用树种。在全球气候变暖的背景下,干旱胁迫对桤木的生长构成严重威胁,有研究认为桤木对干旱胁迫十分敏感,具有较低的抵抗短期干旱的潜力。然而,短期试验不能证实其对长时间干旱胁迫的充分反应。在长期的干旱压力下,植物可以发展出在短期胁迫下不同的适应策略。目前,尚缺乏较长时间的干旱如何影响桤木生长和生理代谢的知识,也无磷肥添加对桤木抗旱性影响的研究报道。因此研究桤木对长期干旱的响应机制、应对策略及保护措施对桤木的保育十分关键。

  中国科学院成都生物研究所来自巴基斯坦的博士研究生Akash Tariq在博士生导师潘开文的指导下,研究了外源磷添加调控桤木抗氧化和渗透调节作用,进而缓解干旱胁迫的作用机制。研究幸运28表明,干旱胁迫严重影响了桤木的生长和代谢,表现为:根茎叶生物量、叶面积、基径、株高、净光合速率、叶片相对含水量、光合色素含量及抗氧化作用降低,脂质过氧化水平上升。然而,叶面积的降低和渗透调节物质(脯氨酸和可溶性糖)含量的增加是桤木避旱性和耐受策略的表现。磷添加显著增加干旱胁迫下桤木幼苗的叶片相对含水量和净光合速率,提高抗氧化酶(SODPODCAT)活性,积累渗透调节物质和可溶性蛋白,降低脂质过氧化水平。但是,磷添加对无干旱处理下的桤木幼苗生长几乎无影响。

  该研究显示,桤木对干旱胁迫十分敏感,磷添加可以缓解干旱胁迫的负面影响。但是,磷添加不是通过改变桤木的形态特征和水分的有效性来增强其抗旱性的,而是通过改善桤木生理生化代谢(如抗氧化和渗透潜能)水平来提高桤木的抗旱性。结果表明,在应对未来持续增加的干旱胁迫下,合理施用磷肥能够增强桤木幼苗的抗旱性,对维持其生长发育至关重要。研究结果对桤木苗木培育和管理具有十分重要的指导意义。

    该研究获得国家重点研发计划 (Grant Nos. 2016YFC05021012015BAD07B050304)、国家自然科学基金 (Grant Nos. 3137063231500517) 幸运28CAS-TWAS的资助。近日以Phosphorous fertilization alleviates drought effects on Alnus cremastogyne by regulating its antioxidant and osmotic potential 为题在线发表于国际期刊《科学报告》(Scientific Reports,(2018))。

  论文链接 

 

桤木人工林 

 

桤木果实 

 

桤木幼苗 

 

磷添加降低了干旱对桤木的氧化伤害