新疆生地所在荒漠植物快速形态调整的生态适应意义研究方面取得进展

叶片表面结构及其与水平面的夹角是植物构型的重要成分，能够影响植物对光能和水分的利用。植物通常具有稳定的叶倾角，并不随环境变化而变化。一些荒漠植物能够快速调整叶和细胞形态以避免不利环境条件的伤害，提高植物在恶劣生境中的生存率。

新疆生态与地理研究所张元明研究团队在“973项目”和国家自然科学基金的资助下，以荒漠耐旱藓类植物为研究对象，探析了其在干旱与复水过程中，叶片形态和细胞超微结构快速调整的生态适应意义。

研究表明，荒漠藓类植物能够通过调整叶在植株上的形态以及细胞超微结构来有效维持植株持水力和光能捕获量的平衡。干旱条件下，齿肋赤藓的叶片能够保持直立状态并紧贴茎部，减少植株水分散失和对光能的捕获，避免高温灼伤，进入干燥休眠状态，时间可长达达12个月以上。当环境中存在少量可利用水分时，该种的叶片迅速重新排布，在5-7秒内，叶基部的细胞吸水后迅速膨胀，将叶片展开并推离茎部，使叶倾角从直立状态的84°–69°迅速减小，并稳定在30°左右。此时植株含水量虽然仅达60%，但已具备较大的光化学效率。叶倾角的快速变化保证了苔藓植株在最短的时间内最大化地获取水分与光能。研究结果还表明，荒漠藓类植物光合生理过程的快速恢复，不仅具有一定的叶片形态学基础（包括密布芒刺的叶片毛尖、叶片表面乳头状突起、粗壮中肋、较大的叶片表面积与质量之比），而且与叶片超微结构的调整密切相关，包括叶绿体双层模结构的稳定、基粒片层的重排以及嗜锇颗粒数量的调整等。值得关注的是，在植株形态和生理变化过程中，叶片毛尖起到了非常重要的调节作用：尽管毛尖重量仅占植株重量的5%左右，但却能增加植株近25%的含水量。去除叶片毛尖后，苔藓植株会延迟复水后叶倾角的调整过程，这与脱水、复水时毛尖成分的变化密切相关。因此，以毛尖为代表的叶片形态的快速调整，对荒漠藓类植物适应干旱生境具有重要的生态学意义。

以上研究成果分别以Rapid adjustment of leaf angle explains how the desert moss, Syntrichia caninervis, copes with multiple resource limitations during rehydration和Effects of leaf hair points of a desert moss on water retention and dew formation: Implications for desiccation tolerance为题发表于Functional Plant Biology（2014, 41, 168–177）、Journal of Plant Research（2012, 125: 351–360）。