文章导读

沙漠地区植物的种子萌发和幼苗生长面临着各种环境因子的威胁，而水分是较为关键的环境因子。了解水分变化如何影响荒漠灌木的种子萌发和幼苗生长对荒漠地区植被恢复具有重要意义。来自北方民族大学的闫兴富教授团队与华中师范大学的程继铭博士合作揭示了水分变化对荒漠地区6种灌木的种子萌发特征、幼苗形态和生理特征的影响，该文第一作者为北方民族大学青年教师罗永红博士。本文于2024年9月23日发表在 Biology 期刊。

1、最适水分范围促进发芽与生长

研究组成员在中国宁夏回族自治区盐池县毛乌素沙漠南缘采集了6种荒漠灌木的种子，经人工筛选后，在不同土壤湿度条件下进行种子萌发的盆栽实验。结果表明：种子发芽率和种子活力指数随土壤含水量的增加呈先升高后降低的趋势，土壤含水量为15~20%时植物种子发芽率和活力指数最高。不同土壤含水量处理下，霸王 (Zygophyllum xanthoxylum) 种子的平均发芽率和种子活力指数高于其他5种植物 (图1)。

图1. 土壤含水量对不同荒漠植物发芽率和活力指数的影响。(A) 发芽率，(B) 活力指数。不同的小写字母表示相同土壤含水量下种间种子萌发参数差异显著，不同的大写字母表示不同含水量下种子萌发参数差异显著 (p < 0.05)。

2、抗氧化酶活性与渗透调节能力是抗旱关键

进一步分析幼苗形态和生理特征表明。不同土壤含水量对6种植物的生长、抗氧化酶活性和生存能力具有显著影响。低水分条件下，幼苗通过提高超氧化物歧化酶 (SOD) 和过氧化物酶 (POD) 的活性，以及增加脯氨酸含量，来缓解干旱压力。然而，当水分过高时 (> 25%)，氧气供应不足导致根部缺氧，抑制了生长。其中拧条锦鸡儿 (Caragana korshinskii) 和霸王 (Zygophyllum xanthoxylu) 在较高含水量条件下表现出更强的生存能力和生长优势，而细枝羊柴 (Corethrodendron scoparium)、蒙古羊柴 (Corethrodendron fruticosu) 和小果白刺 (Nitraria sibirica) 的生存能力较低 (图2)。这些结果为干旱地区植被恢复提供了参考依据。

图2. 6种沙漠灌木土壤水分对生存能力的响应解释。*表示自变量的解释对因变量有显著影响 (p < 0.05)。

研究总结

作者在温室中测定了不同水分含量对6种沙漠灌木种子萌发和幼苗生长的影响。结果发现，土壤含水量在5%和10%时，限制了种子萌发和幼苗生长；而土壤含水量在15%到20%时，种子的萌发率和生物量积累最高。此外，作者发现拧条锦鸡儿的存活率最强，而小果白刺的存活率最低。作者的研究结果强调，在沙漠地区的种植拧条锦鸡儿是恢复该地区植被的首选植物。

阅读原文：https://www.mdpi.com/2079-7737/13/9/747

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biology

Biology 期刊介绍

主编：Jukka Finne, University of Helsinki, Finland; 

Andrés Moya, University of Valencia and CSIC, Spain

期刊主要涵盖细胞生物学、发育生物学、进化生物学、生物化学与分子生物学、微生物学等所有生物领域。期刊被 Scopus, SCIE (Web of Science), PubMed 等重要数据库收录。

2023 Impact Factor：3.6 (JCR Q1*)

2023 CiteScore：5.7 (Q1**)

Time to First Decision：16.4 Days

Acceptance to Publication：2.5 Days

* JCR Q1 at "Biology"

** CiteScore Q1 at "General Agricultural and Biological Sciences"