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加州大学洛杉矶分校的生命科学家与中国同事合作,发现了一种快速评估植物耐旱性的新方法

该方法适用于世界各地不同物种的研究

该研究发表在“生态学与进化方法”杂志上,可能会改变这一研究能力

加州大学洛杉矶分校生态学与进化生物学教授Lawren Sack说:“这种方法可以快速可靠地应用于全球生态系统中的不同物种,”他说联邦政府资助的研究报告来调查植物物种抵抗干旱的能力

国家科学基金会干旱对全球植物构成了重大威胁,预计气候变化将更加频繁和严重,Sack说,评估物种对干旱的脆弱性对预测其应对气候变化和规划其保护至关重要他说,今年早些时候,萨克和他的研究小组解决了关于w的几十年前的辩论帽子叶性状最好地预测全球不同植物物种的耐旱性但是,这些叶片性状测量太难和耗时,一个品种通常需要长达两天,Sack说加州大学洛杉矶分校团队与西双版纳热带植物园的合作者合作中国云南的园林(XTBG)开发了一种测量叶片耐旱性的方法,其速度提高了30倍

它基于一个被称为“膨胀损失点”的重要特征

在干旱期间,叶细胞的水变得更难以取代

当叶细胞变得如此脱水时,它们的壁变得松弛,达到膨胀损失点这种细胞水平的膨胀 - 或膨胀 - 导致叶片变得跛行和枯萎,植物不能生长,Sack说新的方法,基于被称为“渗透压测定法”的技术,每片叶子只需要大约10分钟,足以对特定物种进行快速估算

植物生长取决于能够承受巨大损失的能量当它们打开毛孔或气孔时会蒸发,以吸收二氧化碳进行光合作用植物能够耐受的蒸发量取决于其细胞内部的水压,而这又取决于其膨胀潜力;水对细胞壁内部的推力;细胞内的渗透势,也就是说,溶解的盐分子对水分子的拉力 - 同样的力使得加盐的水在更高的温度下沸腾植物细胞需要保持它们的膨胀压力来保持联合作者,生态学和进化生物学系的加州大学洛杉矶分校研究生克里斯汀·斯科托尼说,他们的细胞壁,但是随着蒸发物干燥细胞,它们会失去膨胀压力

在膨胀损失点,更咸的细胞具有更强的拉力细胞内的水分子具有较咸细胞的植物可以在较干燥的条件下保持其气孔开放,Sack表示,物种之间差异很大的膨胀损失点是植物耐旱性的有力决定因素

加州大学洛杉矶分校团队此前表明,膨胀损失点可以预测植物物种来自的生态系统的干燥度“耐旱植物通常具有低膨胀损失点和更咸的sa p,“主要作者Megan Bartlett说,他是加州大学洛杉矶分校生态学和进化生物学系的研究生

”当一些植物物种经历干旱以降低其膨胀损失点并提高其耐旱性时,甚至会将更多的盐加入其细胞中“研究人员几十年来一直在测量膨胀损失点和渗透势,或细胞咸度一旦加州大学洛杉矶分校团队证明这些是预测耐旱性的关键特征,他们意识到他们使用的绊脚石是他们测量的难度这些特征是通常通过产生称为压力 - 体积(pv)曲线的关系来测量为了产生pv曲线,将叶片缓慢干燥叶片水压和水质量被重复测量,需要研究人员几乎持续关注长达两天的时间单一物种“在我们确定了测量耐旱性的这些特性后,我们的下一个挑战是如何测量它们对于许多不同的物种,“巴特利特说,为了加快这一过程,加州大学洛杉矶分校的团队和XTBG冻结液氮中的小叶片组织,打破细胞壁,混合细胞液 然后可以用称为渗透压计的仪器测量细胞液的咸度,该仪器通常用于测量尿液或血液中的渗透势(早期的研究比较了pv曲线测量的渗透压与渗透压计的渗透压,但该方法没有经过精心设计,可以产生可靠的膨胀损失结果.UCLA-XTBG团队对该方法进行了改进,使其可以在10分钟内应用

他们对来自不同生态系统的30种物种进行了测量,包括中国的热带森林和加利福尼亚州的丛林

通过这种比较,他们开发了第一个用于从渗透压计测量预测pv曲线膨胀损失点和细胞咸度的方程式“这种方法具有很大的潜力来确定受气候变化威胁的数千种物种的耐旱性,并回答关于这种关系的重要问题干旱耐受与植物进化和生态之间的关系,之前是不可行的, “萨克说 - 在网上: