葉片是植物的主要光合器官，也是植物感應(yīng)環(huán)境的主要器官之一。葉片的功能性狀與植物的資源利用效率和環(huán)境的適應(yīng)性密切相關(guān)。近日，記者從廣西大學(xué)了解到，該校林學(xué)院博士研究生蒙奕奕在導(dǎo)師曹坤芳教授和朱師丹副教授聯(lián)合指導(dǎo)下，與課題組其他研究生合作，以南寧植物園蘇鐵專類園的41種蘇鐵類植物為研究對(duì)象，測(cè)定了羽狀葉小葉的解剖結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀、機(jī)械抗性和耐脫水能力，結(jié)合它們的系統(tǒng)發(fā)育和自然分布區(qū)氣候因子，揭示蘇鐵類植物葉片功能性狀的進(jìn)化特征，并對(duì)比分析蘇鐵類植物與熱帶亞熱帶木本植物功能性狀的差異。相關(guān)結(jié)果近日在線發(fā)表在植物科學(xué)主流期刊Annals of Botany上。

蘇鐵類植物是現(xiàn)存最古老的種子植物，起源于約3億年前，曾經(jīng)在恐龍時(shí)代是地球植被的一類優(yōu)勢(shì)植物、具有豐富的物種多樣性。由于地質(zhì)時(shí)期氣候變化和被子植物的興起，蘇鐵類植物不斷衰落，物種多樣性不斷減少。現(xiàn)存蘇鐵類植物僅2科(蘇鐵科和澤米鐵科)10屬約360種，被稱為活化石植物，主要分布在熱帶、亞熱帶地區(qū)，保存著與恐龍時(shí)代祖先相似的形態(tài)特征，是重要的觀賞植物，有些蘇鐵種有重要藥用價(jià)值。蘇鐵類植物生長(zhǎng)較慢，對(duì)環(huán)境變化敏感。由于氣候變化和人為干擾，現(xiàn)存蘇鐵種野外種群數(shù)量稀少，絕大部分處于瀕危狀態(tài)，307種蘇鐵被列入國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄。

結(jié)果表明，蘇鐵類植物趨于向較旱的、溫度變率較大的生境進(jìn)化，同時(shí)它們羽葉厚度、抗穿透力增大，而耐脫水能力下降。澤米鐵科物種的羽片厚度、構(gòu)建成本以及機(jī)械抗穿透力顯著高于進(jìn)化早的蘇鐵科。它們的葉片厚度與分布區(qū)溫度變率正相關(guān)，而與最熱的三個(gè)月平均降雨量反相關(guān)，葉片耐旱性與溫度變率反相關(guān)。蘇鐵類植物和被子植物具有相似的葉片碳代謝經(jīng)濟(jì)學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)律，但是，澤米鐵科多數(shù)種及蘇鐵科部分種葉片肉質(zhì)化，單位面積葉片重量(比葉重)和機(jī)械抗性較大。被子植物葉片的機(jī)械抗性越大，耐脫水能力越強(qiáng)，而蘇鐵類植物中則表現(xiàn)相反的趨勢(shì)，這與蘇鐵葉片具有發(fā)達(dá)的副轉(zhuǎn)輸組織有關(guān)。

轉(zhuǎn)輸組織在針葉樹種葉片普遍存在，而副轉(zhuǎn)輸組織是蘇鐵類以及部分羅漢科物種所特有的葉片結(jié)構(gòu)，存在于葉肉組織中海綿組織和柵欄組織之間。轉(zhuǎn)輸組織或副轉(zhuǎn)輸組織可以儲(chǔ)存水分，而在嚴(yán)重干旱時(shí)期葉片失水的情況下，它們收縮變形，對(duì)葉片運(yùn)輸系統(tǒng)起安全閥作用，使其維管系統(tǒng)免于氣穴栓塞，維持運(yùn)輸功能。該文首次闡明澤米鐵科植物通過(guò)葉片肉質(zhì)化、增加副轉(zhuǎn)輸組織增強(qiáng)對(duì)干旱的適應(yīng);植物葉片的耐脫水能力與機(jī)械抗性可以有截然不同的協(xié)同關(guān)系。研究結(jié)果對(duì)于認(rèn)識(shí)蘇鐵類植物生態(tài)適應(yīng)性和制定保護(hù)策略有重要參考意義。

關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)輸組織 機(jī)械抗性 澤米鐵科 脫水能力 被子植物