探秘大西洋雨林中野牡丹属植物铝积累之谜：系统发育与土壤交互作用解析

在酸性土壤（pH < 5.0）中，铝（Al）以 Al3+形式存在，对多数植物有毒。研究人员在巴西东南部四个大西洋雨林地区开展野牡丹属（Miconia）植物铝积累研究，发现 27 种植物均为铝积累者，土壤 Al 饱和度（m%）不影响其叶铝积累，为理解植物耐铝机制提供依据。

　　在酸性土壤（pH < 5.0）中，铝（Al）会以 Al³⁺的形式存在，这对大多数植物来说是有毒的。能够耐受铝的植物种类包括避铝植物以及那些能在叶片中积累铝却不出现中毒症状的植物。野牡丹属（Miconia，野牡丹科 Melastomataceae）植物主要生长在湿润森林中，南美洲塞拉多植被中的野牡丹属植物就有铝积累者。为探究野牡丹属植物的铝积累情况，研究人员在巴西东南部的四个大西洋雨林地区收集了野牡丹属植物样本。研究人员假设土壤铝饱和度（m%）可以解释叶片中的铝浓度，于是对这两个参数都进行了测量，并在这些植物物种之间开展了系统发育分析，以确定铝积累是由 m% 导致的，还是取决于植物物种本身。研究发现的 27 种植物都生长在 m% 高于 70% 的贫瘠土壤上。尽管预计该属中有 15% 为非铝积累者，但这 27 种植物全都是铝积累者，有些植物叶片干重中的铝含量超过了 25000 毫克 / 千克，而且在系统发育分析中，这些铝积累植物并没有聚集成任何特定的类群。有三种植物（威氏野牡丹 M. willdenowii、褐野牡丹 M. brunnea 和火焰野牡丹 M. flammea ）可能丧失了积累超过 1500 毫克 / 千克铝的能力。当同一物种生长在不同地点时，m% 并没有驱动铝积累。与塞拉多地区的野牡丹属植物相比，大西洋雨林中的野牡丹属植物铝积累范围要高出 20 倍。大西洋雨林中野牡丹属植物叶片的铝积累似乎不受 m% 的影响。在一个普遍具有高铝积累能力的类群中，某些进化枝上的物种叶片中的铝浓度可能明显更低。