洛杉矶加州大学（UCLA）与中国云南西双版纳热带植物园（XTBG）合作,发现了用于植物耐旱性评估的新方法.该方法适用于世界范围内的各种植物.这是一次技术革新,可快速了解植物对抗干旱的能力.
“这种方法能快速可靠地应用到生态系统中的各类物种中.”来自UCLA生态与进化生物学的教授Lawren Sack说.
干旱是植物主要的非生物胁迫因子.随着气候的变化,干旱变得越来越频繁,越来越严重.评估物种对干旱的承受能力对于预测其应对气候变化的能力及制定相关的物种保护计划具有重要的作用.
在今年的早些时候,Sack及其研究小组解决了一个持续了几十年的问题,即关于怎样的叶片性状是最适合用于预测各类植物耐旱性的争论.然而,这些叶片性状不但难于测量,还耗时间,对一个物种的检测需要花上2天的时间.
美国UCLA的研究小组与中国云南西双版纳热带植物园（XTBG）合作,开发出一种快速检测叶片耐旱性的方法,这种方法比传统方法快30倍.它是基于一种名为“膨损失点,turgor loss point”的重要性状所开发出来的.在经历干旱时,植物叶片细胞的水分便很难更替.当叶片细胞因失水严重而到达膨损失点时,它们的细胞壁会发软.膨损失点使得叶片变得萎蔫,植物因此而不能生长.
植物的蒸腾作用引起植物细胞水分的流失,当气孔张开吸收二氧化碳来进行光合作用的同时,水分也会经由气孔流失.植物可以承受的蒸腾总量取决于自身细胞的水压,而细胞的水压则取决于它的膨胀潜力、水对细胞内壁的推力以及细胞的渗透能力.
植物细胞需要维持它们的膨胀压来支撑其细胞壁,但是由于水分的蒸发,它们失去了膨胀压,来自UCLA的研究生Christine Scoffoni说.
在膨损失点处,盐分较多的细胞能促使水分进入细胞内.细胞内盐分较多的植物能维持其气孔在更干旱的条件下打开.
在不同的物种中,其膨损失点大不相同,它是检测植物耐旱能力的强有力指标.UCLA研究小组的结果表明膨损失点可以通过预测植物的耐旱性来预测生态环境的干燥程度.
“典型的耐旱性植物具有较低的膨损失点及较咸的树液,”研究生Megan Bartlett说,“一些植物在经历干旱时甚至会运输更多的盐分到细胞内以降低其膨损失点,从而提高自身的耐旱性.”
研究人员已经对膨损失点、渗透力及细胞盐度进行了数十年的检测.当UCLA研究小组证明这些是预测耐旱性的主要指标时,他们意识到要真正利用到这些指标存在着一定的障碍.这些性状的测量需要构建压力曲线（p-v curve）,在制定压力曲线的过程中,叶片会慢慢萎蔫.要完成对一个物种的检测,研究人员需要持续地花上2天时间才能完成.
“我们的下一步工作计划就是要对测量技术进行改良,实现对多个物种的快速检测.”Bartlett说.
为了加速进程,UCLA及XTBG的研究小组用液氮对叶片组织进行冷冻处理,破环其细胞结构,然后将细胞液混合.此时,可以通过渗压计对细胞液的盐度进行测量.
他们运用该方法对来自不同生态系统的30个物种进行了测量,制订出第一个用于计算膨损失点及细胞盐度的方程式.
“该方法对于确定成千上万个物种的耐旱性具有相当大的潜力.同时,还为了解耐旱性与植物进化及生态之间的关系提供了帮助.”Sack说.
