新疆生態所荒漠植物快速形態調整生態適應意義研究獲進展

　　葉片表面結構及其與水平面的夾角是植物構型的重要成分，能夠影響植物對光能和水分的利用。植物通常具有穩定的葉傾角，并不隨環境變化而變化。一些荒漠植物能夠快速調整葉和細胞形態以避免不利環境條件的傷害，提高植物在惡劣生境中的生存率。

　　中國科學院新疆生態與地理研究所張元明研究團隊在“973項目”和國家自然科學基金的資助下，以荒漠耐旱蘚類植物為研究對象，探析了其在干旱與復水過程中，葉片形態和細胞超微結構快速調整的生態適應意義。

　　研究表明，荒漠蘚類植物能夠通過調整葉在植株上的形態以及細胞超微結構來有效維持植株持水力和光能捕獲量的平衡。干旱條件下，齒肋赤蘚的葉片能夠保持直立狀態并緊貼莖部，減少植株水分散失和對光能的捕獲，避免高溫灼傷，進入干燥休眠狀態，時間可長達達12個月以上。當環境中存在少量可利用水分時，該種的葉片迅速重新排布，在5-7秒內，葉基部的細胞吸水后迅速膨脹，將葉片展開并推離莖部，使葉傾角從直立狀態的84°–69°迅速減小，并穩定在30°左右。此時植株含水量雖然僅達60%，但已具備較大的光化學效率。葉傾角的快速變化保證了苔蘚植株在最短的時間內最大化地獲取水分與光能。研究結果還表明，荒漠蘚類植物光合生理過程的快速恢復，不僅具有一定的葉片形態學基礎（包括密布芒刺的葉片毛尖、葉片表面乳頭狀突起、粗壯中肋、較大的葉片表面積與質量之比），而且與葉片超微結構的調整密切相關，包括葉綠體雙層模結構的穩定、基粒片層的重排以及嗜鋨顆粒數量的調整等。值得關注的是，在植株形態和生理變化過程中，葉片毛尖起到了非常重要的調節作用：盡管毛尖重量僅占植株重量的5%左右，但卻能增加植株近25%的含水量。去除葉片毛尖后，苔蘚植株會延遲復水后葉傾角的調整過程，這與脫水、復水時毛尖成分的變化密切相關。因此，以毛尖為代表的葉片形態的快速調整，對荒漠蘚類植物適應干旱生境具有重要的生態學意義。

　　以上研究成果分別以Rapid adjustment of leaf angle explains how the desert moss, Syntrichia caninervis, copes with multiple resource limitations during rehydration 和Effects of leaf hair points of a desert moss on water retention and dew formation： Implications for desiccation tolerance 為題發表于Functional Plant Biology（2014, 41, 168–177）、Journal of Plant Research（2012, 125： 351–360）。