馬澤清團(tuán)隊在Nature Communications發(fā)文揭示亞熱帶-熱帶森林樹木抗旱的細(xì)胞生物學(xué)機制
在全球森林普遍面臨極端干旱威脅、甚至出現(xiàn)大規(guī)模樹木死亡的背景下，葉片水分生理性狀已成為植物生理生態(tài)學(xué)研究的核心議題。雖然葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu)對植物抗旱性與生長的調(diào)控作用已得到廣泛認(rèn)識，但其內(nèi)在的細(xì)胞生物學(xué)機制，尤其是細(xì)胞壁生化組分在抗旱過程中所發(fā)揮的具體作用，仍缺乏系統(tǒng)而深入的解析。
細(xì)胞壁作為植物細(xì)胞的“外骨骼”，通過其物理結(jié)構(gòu)與生化組分共同調(diào)控細(xì)胞膨壓與水分功能，在植物應(yīng)對干旱過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。然而，既往研究多聚焦葉片解剖結(jié)構(gòu)（如細(xì)胞大小、組織厚度）與葉片抗旱的關(guān)聯(lián)，對細(xì)胞壁生化組分—尤其是果膠在干旱響應(yīng)中的動態(tài)調(diào)節(jié)功能—仍關(guān)注不足，其內(nèi)在機制尚未得到系統(tǒng)揭示。
為此，研究團(tuán)隊以熱帶-亞熱帶干旱與濕潤森林69個優(yōu)勢樹種為對象，全面測定了葉片水分生理、細(xì)胞壁生化組分與細(xì)胞解剖結(jié)構(gòu)等多個維度數(shù)據(jù)，構(gòu)建了從細(xì)胞壁性狀到葉片抗旱功能的整體生理生態(tài)框架，從細(xì)胞-樹木-森林生態(tài)系統(tǒng)多尺度探索了植物的干旱適應(yīng)性。
研究發(fā)現(xiàn)，干旱與濕潤森林樹種采取了截然不同的葉片抗旱策略：干旱森林樹種主要通過提高細(xì)胞壁果膠含量來增強細(xì)胞壁彈性與滲透調(diào)節(jié)能力，從而維持葉片在干旱脅迫下的水分生理功能；而濕潤森林樹種則主要依賴增加?xùn)艡诮M織投資，以提升葉片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與機械支持，適應(yīng)相對穩(wěn)定的濕潤環(huán)境。
該研究揭示了一種新的葉片抗旱機制，即植物可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞壁果膠含量來塑造葉片水力特性，從而適應(yīng)干旱環(huán)境。相關(guān)成果以“Cell wall pectin reshapes leaf drought tolerance in dry forests”為題，發(fā)表于國際期刊Nature Communications。研究組博士生段夢成為論文第一作者，馬澤清研究員為唯一通訊作者。
相關(guān)論文信息：
Duan, M., Sack, L., Baird, A.S., Ma Z*. (2026). Cell wall pectin reshapes leaf drought tolerance in dry forests. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-025-68251-w
圖 ?干旱和濕潤森林葉片解剖結(jié)構(gòu)與細(xì)胞壁組分差異
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