西北沙生植物降雨適應性研究-揭示裸果木光合與抗氧化響應機制

      甘肅農(nóng)業(yè)大學研究團隊在《Forests》發(fā)表研究成果（Haixia Huang等，2023年），系統(tǒng)探究了模擬降雨變化對珍稀孑遺植物裸果木（Gymnocarpos przewalskii）光合特性與抗氧化系統(tǒng)的影響。在該研究中，易科泰光合表型測量方案的應用，為精準解析沙生植物對降水變化的適應策略提供了關鍵技術(shù)支撐。       裸果木作為第三紀殘遺物種，主要分布于中國西北沙漠地區(qū)，對維持荒漠生態(tài)平衡具有重要作用。隨著全球氣候變化加劇，西北干旱區(qū)降水格局波動顯著，明確該物種的水分適應機制對生態(tài)保護至關重要。
      研究設置 5 個降雨梯度（基準值±15%、±30% 及基準值），采用易科泰光合表型方案測定裸果木幼苗的凈光合速率、蒸騰速率等氣體交換參數(shù)，并通過光響應曲線分析獲得表觀量子效率、最大光合速率等核心指標。結(jié)果顯示，降雨增加顯著提升裸果木凈光合速率和蒸騰速率，而降雨減少時，凈光合速率下降由氣孔限制（減少 15%）和非氣孔限制（減少 30%）共同導致，同時葉片瞬時水分利用效率顯著提高。       易科泰光合表型方案中的葉綠素熒光成像系統(tǒng)則精準捕獲了降雨變化對裸果木光系統(tǒng) II（PSII）功能的影響。數(shù)據(jù)表明，降雨減少導致葉綠素含量下降，PSII 最大光化學效率和穩(wěn)態(tài)光學量子效率降低，引發(fā)明顯光抑制；而降雨增加則顯著改善了這些熒光參數(shù)。通過相關性分析，熒光參數(shù)與光合參數(shù)呈現(xiàn)顯著關聯(lián)，證實了水分條件對光合機構(gòu)功能的直接調(diào)控作用。
      此外，降雨減少 30% 時，裸果木葉片中超氧陰離子和過氧化氫大量積累，引發(fā)膜脂過氧化損傷；而超氧化物歧化酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性同步增強，協(xié)同清除活性氧，緩解光合機構(gòu)損傷。這一抗氧化防御機制的揭示，為理解沙生植物的抗旱策略提供了重要依據(jù)。       光合儀與葉綠素熒光成像的協(xié)同應用，實現(xiàn)了從氣體交換到光合機構(gòu)內(nèi)部功能的全方位監(jiān)測和解析，為量化降雨變化對植物生理特性的影響提供了可靠技術(shù)手段。該研究成果不僅闡明了裸果木對降水變化的適應機制，也為西北干旱區(qū)荒漠植物資源保護、生態(tài)系統(tǒng)修復提供了科學支撐。
 
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