沙质草地优势植物对增温和降水减少的生理响应

作者：奈曼站  更新时间：2022-06-02

全球气候变化背景下，干旱、半干旱地区气温升高，降水格局发生明显变化。科尔沁沙地作为我国农牧交错带最为典型的区域，生境异质性强，对气候变化极其敏感。温度和降水格局的改变会对沙生植物的生长发育及生态适应性产生重要影响。因此探索沙质草地群落优势植物对气温升高和降水格局变化的响应机制显得尤为迫切，对沙地生态系统植被恢复重建具有重要意义。

基于此，中国科学院奈曼沙漠化研究站研究团队以沙质草地群落优势植物猪毛蒿（Artemisia scoparia）、达乌里胡枝子 （Lespedeza davurica）和糙隐子草（Cleistogenes squarrosa）为研究对象，通过模拟增温和降水减少的控制实验，分析了增温、降水减少及其交互作用下三种优势植物的叶片生理特征。初步发现，三种优势植物叶片对气候变化的生理响应方式与植物的生活型密切相关，三种植物的保水进化特征不同（图1）。增温和降水减少提高了三种植物叶片的抗旱性和耐热性，降低了细胞膜氧化损伤（图2）。三种优势植物叶片的抗氧化酶保护机制对气候变化的响应存在种间差异。两种优势草本植物叶片通过提高SOD和POD活性降低膜脂过氧化，达乌里胡枝子通过提高叶片SOD活性维持氧自由基代谢平衡（图3）。降水减少和增温分别是影响两种优势草本植物和达乌里胡枝子叶片生理特性的重要气候因子（图4）。

论文研究结果在物种尺度上补充了水热变化与植物生理变化关系研究。研究结果可为未来气候变化背景下沙质草地生态系统管理和恢复提供可靠依据。

该成果于2022年1月以Leaf Physiological responses of Three Psammophytes to Combined Effects of Warming and Precipitation Reduction in Horqin Sandy Land, Northeast China为题在线发表于Frontiers in Plant Science期刊(IF=5.753)。奈曼沙漠化研究站副研究员黄文达为第一和通讯作者，硕士研究生何远政为共同通讯作者。该研究获得国家自然科学基金（41971144）和国家重点研发计划项目（2017FY100205，2016YFC0500907）共同资助。

文章链接：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.785653

图1 叶片相对含水量和叶绿素含量变化特征

图2 叶片丙二醛和脯氨酸含量变化特征

图3 叶片抗氧化酶活性变化特征

图4 叶片生理性状与气候变化的相关关系