低温胁迫下不同三角梅品种叶片水分状况、解剖结构与光合性能的协同响应机制

本研究针对低温胁迫下三角梅叶片水分代谢、解剖结构与光合特性协同调控机制尚不明确的现状，系统比较了耐寒品种‘Brasiliensis’与冷敏感品种‘Auratus’的生理响应差异。研究发现耐寒品种通过维持较高相对含水量(RWC)、水分利用效率(WUE)和稳定的解剖结构（如表皮厚度、栅栏组织厚度），显著提升低温适应能力。关键指标胞间CO2浓度(Ci)与叶片厚度(LT)、栅栏组织厚度(PT)等呈显著负相关，揭示了解剖结构对光合效率的调控作用。该研究为三角梅耐寒种质筛选与抗冷机制解析提供了理论依据。

　　

随着全球气候变化加剧，极端低温事件频发，对热带、亚热带地区农林植物的生存与分布构成严重威胁。三角梅作为典型的热带观赏植物，因其艳丽苞片和强大环境适应性被广泛应用于城市绿化，但其低温耐受性差（多数品种在<4°C时易受损伤）严重限制了其在亚热带乃至暖温带地区的推广应用。目前关于三角梅耐寒性的研究多集中于外部形态特征、生理参数或单基因表达分析，而对其叶片水分状况、解剖结构与光合性能在低温胁迫下的协同调控机制缺乏系统研究。

为深入解析三角梅耐寒性的生理结构基础，南京林业大学艺术与设计学院的研究团队在《Science of The Total Environment》上发表了最新研究成果。该研究以耐寒品种 Bougainvillea glabra ‘Brasiliensis’（BGB）和冷敏感品种 B. spectabilis ‘Auratus’（BSA）为材料，通过模拟低温胁迫环境（昼/夜温度8/4°C），系统分析了0、1、3、7天胁迫期内叶片水分状态、解剖结构和光合参数的变化规律。研究采用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)筛选关键响应指标，并通过相关性分析探讨生理性状间的协同调控关系。

关键技术方法包括：采用饱和重法测定叶片相对含水量(RWC)和水饱和亏(WSD)；通过扫描电镜(QUANTA 200)观察叶片解剖结构并测量叶片厚度(LT)、上下表皮厚度(UET/LET)、栅栏组织厚度(PT)和海绵组织厚度(ST)等指标；使用便携式光合系统(CIRAS-3)测定净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(Ci)等光合参数，并计算水分利用效率(WUE=Pn/Tr)；运用IBM SPSS进行统计学分析，R语言corrplot和ggplot2包进行相关性可视化。

3.1. 低温胁迫对三角梅叶片水分状况的影响

研究发现低温胁迫导致两个品种的RWC均下降，WSD增加，但耐寒品种BGB始终维持较高RWC和较低WSD。胁迫7天后，BSA的RWC下降27.72%，而BGB仅下降16.46%，表明BGB具有更强的水分保持能力和细胞膨压维持能力。

3.2. 低温胁迫对三角梅叶片解剖结构的影响

扫描电镜观察显示，BSA在胁迫后表皮细胞收缩、排列不规则，气孔形态严重破坏，而BGB结构保持相对完整。解剖参数测量表明，BSA的LT、UET、LET、PT、ST和P/S（栅栏组织与海绵组织厚度比）均显著降低，组织紧密度(CTR)持续下降，结构疏松度(SR)增加；BGB则呈现先升后降的变化趋势，且其表皮厚度和组织厚度始终显著高于BSA，体现其结构稳定性。

3.3. 低温胁迫对三角梅光合参数的影响

低温胁迫导致两个品种的Pn、Tr和Gs均下降，但BGB的下降幅度显著小于BSA。值得注意的是，Ci在胁迫过程中持续上升，且BSA的Ci始终高于BGB。WUE变化显示，BGB在胁迫中后期维持较高水分利用效率，而BSA的WUE在短期上升后急剧下降，表明BGB具有更好的水分调节和碳同化能力。

3.4. 耐寒性的主要调控机制

相关性分析显示，Pn与WUE、RWC呈极显著正相关，与WSD极显著负相关；同时Pn与UET、LET、PT和LT等结构参数呈极显著正相关。Ci与LT、PT、ST呈显著负相关，表明叶片结构完整性对光合效率具有重要调控作用。OPLS-DA模型鉴定出Ci、LT、ST和PT为区分品种耐寒性的关键指标，其中Ci的VIP值最高（2.22）。

研究结论表明，三角梅的耐寒性差异主要归因于水分保持能力、解剖结构稳定性和光合效率的整体调控。耐寒品种BGB通过维持较高的叶片水分状态、稳定的解剖结构（特别是较厚的表皮和栅栏组织）和优化的光合性能，有效缓解低温伤害。该研究从“水分-结构-功能”协同视角解析了三角梅低温适应策略，为耐寒种质筛选提供了关键生理和解剖标记，也为深入挖掘其分子调控网络奠定了理论基础。

这项研究不仅对三角梅的栽培推广和品种改良具有实践指导意义，也为其他热带、亚热带植物的抗寒生理研究提供了重要参考。通过多指标协同分析，研究者揭示了植物应对低温胁迫的整体适应策略，为未来开展精准育种和抗逆机制解析提供了新思路。