铜氮引发处理调控象草形态生理提升生物质产量的机制研究

《Biomass and Bioenergy》：Different type of copper and nitrogen priming application alters morphology and physiology in M iscanthus x giganteus

本综述系统探讨了铜/氮引发处理（priming）对象草（Miscanthus x giganteus, MxG）形态建成、生理代谢及木质纤维素组分的调控作用，揭示了通过叶面喷施（foliar application）或根茎浸泡（rhizome soaking）方式施加氮素可显著提升生物量产量与叶片扩张，而铜处理则通过剂量依赖性方式影响木质素（lignin）沉积与气孔密度，为高温胁迫下能源作物抗逆性优化提供新策略。

　　

Highlight

实验设计

共设置15个实验组（详见表1）。部分实验聚焦于种植前对根茎进行化学物质浸泡处理，另一部分针对幼苗叶片进行喷施。根茎处理组包含6个引发（priming）组（种植前将根茎在1L不同浓度的NH₄NO₃或CuSO₄·5H₂O水溶液中浸泡24小时）以及蒸馏水浸泡的对照组"Ctrl H₂O R"；叶面处理组则包含6个喷施组（使用相同化学物质溶液每周喷施叶片直至完全湿润）及蒸馏水喷施对照组"Ctrl H₂O F"。所有组别均设置3个生物学重复。实验在温室中进行，夏季最高温度达45°C，通过定期灌溉排除干旱胁迫干扰。

生物质产量与生长动态

生物质产量是评估能源作物新技术应用潜力的核心指标。

实验发现不同引发处理方式（浸泡与喷施）对植物发育产生差异化影响（表2，附图S1）。值得注意的是，蒸馏水处理的对照组间也存在差异：根茎浸泡组（"Ctrl H₂O R"）未显著改变生物量，而叶面喷施组（"Ctrl H₂O F"）产量显著高于前者，表明喷施操作本身可能具轻微正向效应。氮素处理中，叶面喷施低浓度氮（"N1 F"）使生物量提升25%，但根茎浸泡氮处理（"N1 R"）反而导致减产19%。高浓度铜的根茎浸泡（"Cu3 R"）造成生物量下降38%，而叶面喷施铜（"Cu3 F"）未引起显著变化，说明铜的毒性效应与施用方式密切相关。

Conclusions

本研究通过引发技术（对根茎或幼苗单次施用氮/铜以激活胁迫预适应机制），揭示了象草在高温条件（最高45°C）下的生理响应规律。持续灌溉保障植株基础健康，表明结果主要反映高温环境下处理效应而非典型胁迫 priming 响应。

本研究为针对气候变暖背景下象草生理性能优化策略提供数据支撑，证实氮素引发（尤其叶面喷施）可促进生长，而铜引发通过剂量与应用方式调控次级代谢通路诱导形态生理重塑。