三种凤仙花形态结构、木质素及MYB61基因变异揭示其对不同生境的适应性

本研究针对凤仙花属植物在多样生境中的适应机制，通过分析湿地型（Impatiens chlorosepala）、水陆两栖型（I. uliginosa）和陆生型（I. rubrostriata）的根叶解剖结构、木质素含量与单体组成及MYB61基因表达，揭示表皮厚度、导管直径、栅栏组织厚度等形态特征与生境适应的关联，发现陆生种木质素含量更高且MYB61通过调控CCoAOMT、COMT等基因表达促进木质化，为植物环境适应机制研究提供新见解。

　　

凤仙花属（Impatiens）作为观赏植物的重要类群，其物种多样性丰富且生态分布广泛，是研究植物环境适应性的理想材料。然而，不同生境（如湿地、水陆过渡带和干旱陆地）中凤仙花的适应策略，尤其是形态结构、木质化程度与分子调控网络的协同机制尚不明确。西南林业大学的研究团队选取三种典型生境适应的凤仙花——湿地型I. chlorosepala、水陆两栖型I. uliginosa和陆生型I. rubrostriata，通过整合解剖学、生理生化与分子生物学方法，揭示了其从水生到陆生过渡的适应性进化规律。

研究采用石蜡切片技术分析根叶解剖结构，利用乙酰溴法测定总木质素含量，通过高效液相色谱（HPLC）定量H/G/S单体组成，克隆MYB61基因并采用qRT-PCR检测其时空表达模式。实验材料在模拟自然生境的温室条件下培养，确保生态适应性差异的可比性。

根解剖结构的生境适应性差异
陆生型I. rubrostriata表现出更厚的根表皮（增加约30%）、更大的导管直径（较湿地型大1.5倍）和更高的木质部占比（xylem-to-root面积比达45%），而水生型I. uliginosa具有发达的通气组织（皮层含20-35层细胞）。这些差异表明：减少皮层厚度、增强木质部发育是陆生适应的重要策略。

叶片结构与抗旱性关联
陆生种叶片栅栏组织厚度增加40%，栅栏/海绵组织比（P/S）提升至2.1，气孔密度显著高于湿地种。这种紧密的栅栏组织和疏松的海绵组织排列，协同优化了光合效率与水分保持能力。

木质素含量与单体组成的生态意义
陆生种根叶总木质素含量比湿地种高50%，其中Guaiacyl（G）和Syringyl（S）单体占比分别增加25%和18%。G-木质素在导管细胞壁的沉积与干旱抗性正相关，印证了木质素单体组成调控在环境适应中的特异性。

MYB61的调控作用
MYB61在陆生种中的表达量显著上调（达水生种的3倍），且与木质素合成基因CCoAOMT、COMT、CCR和CAD的表达呈正相关。这表明MYB61作为转录调控网络第三级的关键因子，通过激活结构基因表达驱动木质化进程。

该研究首次在凤仙花属中建立了形态-生理-分子多层次的适应模型：陆生种通过优化根叶解剖结构（如增厚木质部、紧密化栅栏组织）、提高G/S-木质素沉积及激活MYB61通路实现干旱适应。这不仅深化了对植物水生-陆生过渡机制的认识，还为抗逆作物育种提供了理论靶点——例如通过调控MYB61表达改良木质化程度以增强抗旱性。此外，I. uliginosa在水陆生境中保持形态一致但木质素动态变化的现象，暗示了"表型可塑性"与"基因表达可调性"的协同进化策略，为后续研究植物适应性边界提供了新方向。