東北地理所在火燒信號(hào)促進(jìn)非火燒生境鹽生植物種子萌發(fā)機(jī)制方面取得進(jìn)展
火是重要的生態(tài)因子，深刻影響著森林、草原等陸地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。植物燃燒產(chǎn)生的高溫熱激（heat shock）和煙霧（aerosol smoke）在種子萌發(fā)過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。準(zhǔn)確識(shí)別火燒信號(hào)（fire cues）與種子休眠類型之間復(fù)雜關(guān)系的差異，是理解火燒信號(hào)如何影響種子萌發(fā)機(jī)制的主要挑戰(zhàn)。通常認(rèn)為，熱激主要解除種子的物理休眠，而煙霧主要解除生理休眠；但是在少數(shù)情況下，熱激也被證明能夠促進(jìn)具有生理休眠的種子萌發(fā)，但是熱激解除生理休眠的潛在機(jī)制仍不清楚。
全球氣候變化和人類活動(dòng)加劇了火燒事件發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。與熱帶稀樹(shù)草原、地中海氣候區(qū)等火燒生態(tài)系統(tǒng)（fire-prone ecosystem）相比，關(guān)于火信號(hào)解除種子休眠的研究在非火燒生態(tài)系統(tǒng)（non-fire-prone ecosystem）中研究不足。松嫩草地位于我國(guó)典型的農(nóng)牧交錯(cuò)帶，兼具自然火與農(nóng)田火屬性的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。我們前期研究表明，煙霧和熱激均能解除松嫩草地典型鹽生植物堿蓬（Suaeda glauca）種子的生理休眠，這一發(fā)現(xiàn)使堿蓬成為探究火信號(hào)影響種子萌發(fā)作用機(jī)制的理想模型植物。
近期，鹽堿地資源與利用學(xué)科組的研究人員以鹽生植物堿蓬種子為研究對(duì)象，探究了煙霧、熱激及其交互作用對(duì)堿蓬種子萌發(fā)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：無(wú)論是熱激還是煙霧，信號(hào)強(qiáng)度（如溫度、時(shí)間）對(duì)堿蓬種子萌發(fā)具有顯著影響，在堿蓬休眠解除過(guò)程中，信號(hào)強(qiáng)度比信號(hào)間的相互作用更為關(guān)鍵；與預(yù)期不同，熱激和煙霧兩種信號(hào)的組合處理，并未對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生顯著的協(xié)同促進(jìn)效應(yīng)（圖1）。對(duì)內(nèi)源激素測(cè)定結(jié)果表明，熱激顯著降低了種子種脫落酸（ABA）水平及其與赤霉素（GAs）的比值，表明熱激可以通過(guò)調(diào)控內(nèi)源激素的平衡，從而有效解除了堿蓬種子的生理休眠（圖2）。本研究推動(dòng)了對(duì)火信號(hào)解除種子休眠機(jī)制的理解，該研究首次從內(nèi)源激素調(diào)控角度，提出并證實(shí)了熱激解除生理休眠的一種新機(jī)制，為火后生境下堿蓬等鹽生植物種群的更新和恢復(fù)提供了新的理論依據(jù)。
圖1 熱和煙對(duì)堿蓬種子萌發(fā)的影響
圖2熱和煙對(duì)堿蓬種子內(nèi)源激素的影響
該研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊BMC Plant Biology上，東北地理所博士研究生李紹陽(yáng)為論文第一作者，馬紅媛研究員為通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)聯(lián)合基金（U23A2004）和中國(guó)科學(xué)院東北地理所創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（2023CXTD02）等項(xiàng)目的共同資助。
論文信息：Li SY,Ma HY,Qi WW,Zhao D. Mechanisms of heat shock-induced germination in Suaeda glauca (Bunge) bunge: insights from endogenous hormonal regulation. BMC Plant Biology,2025, 25: 1437.
文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-025-07470-1
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