淹水缓解杞柳铜毒害的机制研究取得新进展

近日，亚林所研究团队在农林科学TOP期刊Plant and Soil上发表题为“Flooding alleviates copper stress onSalix: Evidence from stoichiometric patterns among plant tissues（土壤淹水缓解杞柳Cu毒害的养分调控机制）”的研究论文。该研究首次从生态化学计量的角度，阐述了杞柳应对重金属污染的自身养分调节机制。该结果将进一步扩展评估植物环境胁迫耐受性或生态适应的指标体系，同时为通过养分调控植物耐受性，提高植物在非生物胁迫下的生长性能提供理论依据。
在前期工作中，亚林所生态修复研究团队从淹水对土壤Cu的生物有效性、柳树根际微生态、柳树的生长生理以及重金属吸收驱动力的影响等方面，解析了淹水时柳树对土壤中Cu的积累特征和转运机制（Environ Pollut, 2017,225,644–653；2019, 246, 980–989；Sci Total Environ, 2020,704, 135350）。同时，研究人员也发现土壤淹水和Cu胁迫对植物的养分吸收、积累和分配造成了极大影响。但目前，植物是否存在调整养分分配策略应对水淹胁迫或重金属毒害等非生物胁迫等问题还不清楚。针对此问题，生态修复团队开展了为期4个月的不同Cu浓度下的淹水和非淹水处理试验，以期从生态化学计量角度阐释了淹水缓解柳树Cu毒害的生态适应机制。
研究发现，单一Cu胁迫下叶片C含量与P含量呈负相关；淹水显著提高了叶片C:N和C:P比值，且叶片N:P随Cu污染程度的增加而增加(3.7–46.3%)。偏最小二乘路径模型（PLS-PM）结果显示，淹水或Cu胁迫均对植物组织（叶片和茎）养分化学计量特征（C:N和C:P）有显著的正向调控。淹水处理对植物C:N:P化学计量特征的影响较大，且淹水可能通过调节柳树组织中C:N:P的化学计量特征来缓解Cu诱导的胁迫。因此，植物可以通过调节养分化学计量模式来响应单一或复合胁迫，其可作为植物响应胁迫或生态适应的一个指标。
本研究得到中国林业科学研究院基本科研业务费和国家自然科学基金资助。亚林所已毕业博士研究生曹旖旎(现广东工业大学博士后)为第一作者，亚林所陈光才研究员为通讯作者。亚林所童冉博士、广东工业大学马传鑫教授等参与了该项研究。（盖旭 曹旖旎/亚林所）
论文链接：https://doi.org/10.1007/s11104-022-05489-z
盖旭 曹旖旎 中国林科院亚林所 2022-06-02

关键词 土壤淹水  杞柳  Cu毒害  养分调控  调控机制  图片