蓝色环状结构揭示了低纬度北极苔原灌木木质化过程中的温度阈值

《Scientific Reports》：Blue Rings reveal thermal thresholds of wood formation in Low Arctic tundra shrubs

　　

摘要

北极低地苔原的灌木生长季节较短，长期处于低温环境，并且会遭遇偶发的极端寒冷天气，但这些因素对木质组织形成的影响仍然知之甚少。本研究在加拿大西北部一条位于68–69°N纬度的样带中，对两种主要灌木物种（Alnus alnobetula 和 Salix）的木质化过程相关温度阈值进行了研究。通过观察木质部解剖结构中的指示指标（如未完全木质化的次生细胞壁形成的蓝色环纹以及由冷冻引起的细胞变形形成的霜环），我们发现木质组织的发育对生长季节初期的低温和末期的高温都非常敏感。我们确定了限制灌木木材形成的温度阈值：未完全木质化导致蓝色环纹的出现与累积的8月低温暴露有关，这一阈值因物种而异（Alnus约为2°C，Salix约为4°C），同时不同物种对累积低温的敏感性也存在差异。在某些情况下，生长季节早期的霜害发生在前一年未完全木质化的基础上。研究结果表明，不同类型的生长季节低温胁迫会限制木质组织的不同形成阶段，并突显出控制灌木生长的物种特异性温度限制。通过量化气候因素对木质化过程和霜害的影响，我们将季内极端低温与木质组织的特定形成阶段联系起来，这可能影响苔原植被在当前北极气候变化下的响应。