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科研進展
淹水緩解杞柳銅毒害的機制研究取得新進展
時間:2022-06-02 來源:亞林所 文字:蓋旭 曹旖旎 圖片: 編輯:烏日娜 點擊:


圖1 土壤淹水緩解Cu毒害的養分調控機制

圖2 植物組織里Cu與C、N、P的相關性( F淹水條件;NF 非淹水條件)

圖3  土壤淹水和Cu脅迫對土壤養分、植物化學計量和杞柳生物量的結構方程(a 葉;b莖;c插條;d 根 )

近日,亞林所研究團隊在農林科學TOP期刊Plant and Soil上發表題為“Flooding alleviates copper stress onSalix: Evidence from stoichiometric patterns among plant tissues(土壤淹水緩解杞柳Cu毒害的養分調控機制)”的研究論文。該研究首次從生態化學計量的角度,闡述了杞柳應對重金屬污染的自身養分調節機制。該結果將進一步擴展評估植物環境脅迫耐受性或生態適應的指標體系,同時為通過養分調控植物耐受性,提高植物在非生物脅迫下的生長性能提供理論依據。

在前期工作中,亞林所生態修復研究團隊從淹水對土壤Cu的生物有效性、柳樹根際微生態、柳樹的生長生理以及重金屬吸收驅動力的影響等方面,解析了淹水時柳樹對土壤中Cu的積累特征和轉運機制(Environ Pollut, 2017,225,644–653;2019, 246, 980–989;Sci Total Environ, 2020,704, 135350)。同時,研究人員也發現土壤淹水和Cu脅迫對植物的養分吸收、積累和分配造成了極大影響。但目前,植物是否存在調整養分分配策略應對水淹脅迫或重金屬毒害等非生物脅迫等問題還不清楚。針對此問題,生態修復團隊開展了為期4個月的不同Cu濃度下的淹水和非淹水處理試驗,以期從生態化學計量角度闡釋了淹水緩解柳樹Cu毒害的生態適應機制。

研究發現,單一Cu脅迫下葉片C含量與P含量呈負相關;淹水顯著提高了葉片C:N和C:P比值,且葉片N:P隨Cu污染程度的增加而增加(3.7–46.3%)。偏最小二乘路徑模型(PLS-PM)結果顯示,淹水或Cu脅迫均對植物組織(葉片和莖)養分化學計量特征(C:N和C:P)有顯著的正向調控。淹水處理對植物C:N:P化學計量特征的影響較大,且淹水可能通過調節柳樹組織中C:N:P的化學計量特征來緩解Cu誘導的脅迫。因此,植物可以通過調節養分化學計量模式來響應單一或復合脅迫,其可作為植物響應脅迫或生態適應的一個指標。

本研究得到中國林業科學研究院基本科研業務費和國家自然科學基金資助。亞林所已畢業博士研究生曹旖旎(現廣東工業大學博士后)為第一作者,亞林所陳光才研究員為通訊作者。亞林所童冉博士、廣東工業大學馬傳鑫教授等參與了該項研究。(蓋旭 曹旖旎/亞林所)

論文鏈接:https://doi.org/10.1007/s11104-022-05489-z

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