【Nature Com】意外！植物反复经历干旱，可跨代记忆

以下文章来源于Mol Plant植物科学 ，作者SCI Shi

2022年6月9日，Nature communications在线发表了厦门大学陈宇新副教授和瑞士苏黎世大学Bernhard Schmid团队及其合作者题为“Drought-exposure history increases complementarity between plant species in response to a subsequent drought”的研究论文。该研究发现反复经历干旱的干旱选择植物，其后代在再次遭遇干旱后的复苏过程中具有更高的种间互补性；证实了极端气候事件的反复发生可跨代增强植物的物种互补性，有助于植物改善对未来相同极端气候事件的响应。

https://doi.org/10.1038/s41467-022-30954-9

随着全球性气候变化，干旱等极端气候事件在未来的发生将更加频繁，并可能对生态系统的功能产生负面影响。对单一干旱事件而言，更高的生物多样性可通过对抗干旱驱动的生态系统功能丧失或生态系统功能在干旱后的恢复，来缓冲干旱的负面影响。但同时，干旱也会使多样性高的生态系统中物种丧失的风险增加，并可能会在干旱反复发生后降低生物多样性的可持续性。物种互补性，即物种之间的竞争性比物种内的更小或物种之间的互助性比物种内的更大，是维持生物多样性及其稳定性的关键机制。如果前代植物经历的干旱可以增强其后代的物种互补性；将有助于其后代在未来更频繁的干旱情况下，维持生物多样性的可持续性。那么，极端气候事件的反复发生是否能在植物后代中使物种互补性得到强化，仍不清楚。

利用反复经历了8次夏季干旱的12个草地物种的种子（干旱选择植物），该研究将这些种子及其对照在温室中进行了以下的实验设计（图 1）：单个栽培、单一栽培（monoculture）和双物种的混合栽培（每盆都含有四棵植物），并收获了3次所有个体的地上生物量。这3次的生长条件分别为：干旱前，3个月的定期浇水（14-16周第一次收获）；干旱处理，连续两周不浇水（第一次收获后仍定期浇水，20周第二次收获前停水两周）；以及干旱后复苏，干旱处理结合后进行7周的定期浇水（27周第三次收获）。

图1 实验设计流程图

通过比较以上实验条件下收获的植物生物量，该研究发现在干旱后复苏过程中，干旱选择植物的后代比对照在混合栽培条件下具有更高的互补性；但在干旱前和干旱处理过程中，它们之间并没有显著差异；表明干旱选择植物的物种间相互作用可能在促进干旱后复苏中发挥重要作用。通过进一步比较单一栽培和双物种混合栽培与单个栽培条件下的生物量，研究人员显示，与种内竞争（如生态位分化的增加）相比，干旱选择植物至少在干旱后复苏的混合栽培中降低了种间竞争（图 2）。

图2 干旱选择植物降低了植物的种间竞争

综上所述，该研究通过干旱选择植物的温室实验证实，干旱选择植物的后代在再次遭遇干旱后的复苏过程中可通过降低种间竞争来获得更高的种间互补性，从而使植物在混合栽培的条件下恢复得更好；表明极端气候事件的反复发生可跨代增强植物的物种互补性，改善其对未来相同极端气候事件的响应。

转自：“iPlants”微信公众号

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