近日，我院陈鹭真教授团队以“Nocturnal sap flow as compensation for water deficits: an implicit water-saving strategy used by mangroves in stressful environments” 为题在国际期刊Frontiers in Plant Science在线发表最新研究成果。该研究揭示了生长在同一生境中的三种红树植物物种（秋茄、白骨壤和桐花树）具有不同的水分利用策略，而多样的夜间树干茎流模式是它们躲避生理脱水、适应高盐生境的方法之一。这一在红树植物物种中新发现的策略为它们在日间节水策略之外的夜间补水机制提供了证据。
研究背景
红树林是一类生长在热带和亚热带海岸潮间带的耐盐植物。健康的红树林具有很高的生态系统服务价值，如维持高度的生物多样性、调节区域气候和水平衡等。然而，潮间带高盐的生境导致红树植物受到很高的水分压力，维持水分平衡一直是红树植物的生理挑战。红树植物保守的水分利用策略被普遍认为是它们适应高盐生境的关键因素。作为植物水分利用过程的一部分，植物夜间液流在补偿水分亏缺方面具有重要的生态生理意义。然而，目前对红树植物夜间水分利用特征的了解知之甚少。夜间液流可以有效缓冲白天蒸腾后茎干水分的耗竭，是应对暂时性水分亏缺的适应性策略。此外，红树林生长在潮汐浸淹的缺氧环境中，夜间蒸腾也会有利于维持细胞的氧气需求。因此，了解夜间树干液流在红树林中的生理作用十分必要，对于探索红树林对特殊潮间带生境的适应性具有重要意义。
研究成果
本研究利用树干液流监测系统（Sap Flow）、结合树干直径微变化监测，以及叶片气体交换法（图1）在中国东南沿海福建漳江口国家红树林自然保护区内对三种生长在同一生境中的红树植物（秋茄、白骨壤和桐花树）开展为期一年（2019年1月~2020年1月）的树干液流连续监测。
研究获得以下结论：
（1）在监测期间，三种红树植物夜间液流持续存在，并贡献了全天液流的5.5%~24.0%，三种红树植物的夜间树干液流均与夜间蒸腾和夜间茎干补水两个生理过程密切相关。
图2 三种红树植物单位边材面积全天液流量(Q) (A)，夜间液流量(Qn) (B)以及夜间液流对全天液流的占比Qn/Q (C)
（2）秋茄和桐花树的茎干补水主要发生在日落之后，高盐生境促进了较高的夜间液流；而白骨壤的茎干补水主要发生在白天，高盐生境抑制了其夜间液流；茎干补水模式的多样性和对高盐环境下液流的不同响应是红树植物种间夜间树干液流对全天液流贡献差异的主要原因。
图3连续五个典型晴天内，三种红树植物（秋茄、白骨壤和桐花树）茎干胸高处（JB）与活树冠基部（JC）的液流密度、茎干胸高处液流密度与活树冠基部液流密度的差值以及茎干直径的日动态变化
（3）秋茄和桐花树叶片严格控制气孔开放程度，以减少夜间的水分流失；而夜间茎干补水受白天缺水后茎干补水需求和盐度变化的驱动，成为夜间液流的主要贡献者；不同的是，白骨壤在饱和水汽压差的驱动下保持较低的夜间液流、并将其用于夜间蒸腾，其通过限制夜间水分耗散来适应高盐环境。
图4 典型晴天的夜间三种红树植物植物夜间液流密度(SFDn，A和B)、叶片气孔导度(gs，C,和D)和叶片蒸腾速率(Tr, E和R)的变化规律
本研究结论强调了在相同生境中的红树植物物种采取不同的夜间液流的水份补偿策略，帮助它们克服生理缺水的困境。
研究团队
论文第一作者为我院硕士研究生伍思攀，通讯作者为陈鹭真教授，共同作者包括博士研究生顾肖璇、硕士研究生郑扬航。该研究获得国家自然科学基金[42076176]、福建省自然科学基金[2020J01048]和中央高校基本科研业务费专项基金[20720210075]的共同支持。
论文来源
Sipan Wu , Xiaoxuan Gu , Yanghang Zheng and Luzhen Chen * （2023）. Nocturnal sap flow as compensation for water deficits: an implicit water-saving strategy used by mangroves in stressful environments. Frontiers in Plant Science, doi: 10.3389/fpls.2023.1118970.
文、图 | 伍思攀
责任编辑 | 陈鹭真
排版 | 曾鹏
