综述:木本植物对涝渍/淹没与盐胁迫的复合胁迫响应:研究现状与未来展望

【字体: 时间:2025年06月11日 来源:Plant and Soil 3.9

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  这篇综述系统梳理了木本植物应对涝渍/淹没(waterlogging/submergence)与盐胁迫(salinity)复合胁迫的研究进展,揭示了其特有的生理(如Na+ /Cl- 稳态失衡)、形态(如气生根形成)和分子(如抗氧化系统激活)响应机制,并指出多组学(multi-omics)和长期野外实验是未来突破方向。

  

Abstract

全球气候变化加剧了涝渍/淹没与盐胁迫的复合胁迫,对维持生物多样性、碳储存和土壤稳定的木本植物生态系统构成严峻威胁。尽管草本植物的相关研究较为深入,但木本植物的响应机制仍存在显著知识碎片化,且研究多集中于红树林和盐生植物等特定类群。

Background and Aims

木本植物在复合胁迫下表现出比单一胁迫更严重的协同效应。核心挑战包括光合作用抑制、Na+
/Cl-
毒性加剧及氧化损伤扩大。与草本植物类似,木本植物通过离子区隔化(ion compartmentalization)、抗氧化系统(SOD/POD)和渗透调节(如脯氨酸积累)等基础机制应对胁迫,但其独特之处在于长期适应策略——例如利用多年生特性形成深根系、气生根(pneumatophores)等特化器官。

Methods

通过系统分析现有文献,比较了木本与草本植物的胁迫响应差异,重点评估了复合胁迫对生理代谢通路(如H2
O2
信号转导)的影响。

Results

复合胁迫导致木本植物出现三大典型症状:

  1. 光合机构损伤:叶绿素降解加速,PSII效率(Fv
    /Fm
    )显著下降;
  2. 离子失衡:木质部Na+
    外排能力降低,K+
    /Na+
    比失衡引发膜电位崩溃;
  3. 氧化爆发:MDA含量激增,APX/GR抗氧化酶系统持续激活。
    值得注意的是,耐盐树种(如柽柳)通过盐腺排盐和木质部离子选择性运输实现稳态,而耐涝树种(如水杉)则依赖通气组织(aerenchyma)形成和乙醇代谢通路切换。

Conclusion

当前研究存在三大瓶颈:分子调控网络解析不足、成年树木野外数据缺乏、遗传转化技术滞后。未来需整合转录组(RNA-seq)、蛋白组(LC-MS/MS)和代谢组(GC-TOF)数据,结合CRISPR-Cas9基因编辑和根系表型组(RhizoVision)技术,建立木本植物胁迫响应预测模型。

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