榿木(Alnus cremastogyne)屬樺木科榿木屬，我國(guó)特有種，分布于貴州北部、陜西南部、甘肅東南部，在四川各地普遍分布。生于海拔500-3000米的山坡或岸邊的林中，在海拔1500米地帶可成純林。榿木喜光，喜水濕，多生于河灘低洼濕地，生長(zhǎng)快，為固氮植物，是重要的造林和藥用樹種。在全球氣候變暖的背景下，干旱脅迫對(duì)榿木的生長(zhǎng)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，有研究認(rèn)為榿木對(duì)干旱脅迫十分敏感，具有較低的抵抗短期干旱的潛力。然而，短期試驗(yàn)不能證實(shí)其對(duì)長(zhǎng)時(shí)間干旱脅迫的充分反應(yīng)。在長(zhǎng)期的干旱壓力下，植物可以發(fā)展出在短期脅迫下不同的適應(yīng)策略。目前，尚缺乏較長(zhǎng)時(shí)間的干旱如何影響榿木生長(zhǎng)和生理代謝的知識(shí)，也無(wú)磷肥添加對(duì)榿木抗旱性影響的研究報(bào)道。因此研究榿木對(duì)長(zhǎng)期干旱的響應(yīng)機(jī)制、應(yīng)對(duì)策略及保護(hù)措施對(duì)榿木的保育十分關(guān)鍵。
中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所來(lái)自巴基斯坦的博士研究生Akash Tariq在博士生導(dǎo)師潘開(kāi)文研究員的指導(dǎo)下，研究了外源磷添加調(diào)控榿木抗氧化和滲透調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而緩解干旱脅迫的作用機(jī)制。研究表明，干旱脅迫嚴(yán)重影響了榿木的生長(zhǎng)和代謝，表現(xiàn)為：根莖葉生物量、葉面積、基徑、株高、凈光合速率、葉片相對(duì)含水量、光合色素含量及抗氧化作用降低，脂質(zhì)過(guò)氧化水平上升。然而，葉面積的降低和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（脯氨酸和可溶性糖）含量的增加是榿木避旱性和耐受策略的表現(xiàn)。磷添加顯著增加干旱脅迫下榿木幼苗的葉片相對(duì)含水量和凈光合速率，提高抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性，積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和可溶性蛋白，降低脂質(zhì)過(guò)氧化水平。但是，磷添加對(duì)無(wú)干旱處理下的榿木幼苗生長(zhǎng)幾乎無(wú)影響。
該研究顯示，榿木對(duì)干旱脅迫十分敏感，磷添加可以緩解干旱脅迫的負(fù)面影響。但是，磷添加不是通過(guò)改變榿木的形態(tài)特征和水分的有效性來(lái)增強(qiáng)其抗旱性的，而是通過(guò)改善榿木生理生化代謝（如抗氧化和滲透潛能）水平來(lái)提高榿木的抗旱性。結(jié)果表明，在應(yīng)對(duì)未來(lái)持續(xù)增加的干旱脅迫下，合理施用磷肥能夠增強(qiáng)榿木幼苗的抗旱性，對(duì)維持其生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。研究結(jié)果對(duì)榿木苗木培育和管理具有十分重要的指導(dǎo)意義。
該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃，國(guó)家自然科學(xué)基金 (Gr和 CAS-TWAS的資助。近日以“Phosphorous fertilization alleviates drought effects on Alnus cremastogyne by regulating its antioxidant and osmotic potential”為題在線發(fā)表于國(guó)際期刊Scientific Reports，（2018）
榿木人工林
榿木果實(shí)
榿木幼苗
磷添加降低了干旱對(duì)榿木的氧化傷害