红外热像仪

科学家揭示植物叶片对高温环境适应策略

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        近日,中科院西双版纳热带植物园副研究员林华等以种植在相同环境下的20种元江干热河谷冠层优势植物和18种热带雨林冠层优势植物为研究对象,利用红外热像仪对植物叶片的温度进行研究,并摸索出了“三温法”(叶片温度—无蒸腾叶片温度—参考叶片温度),成功地对叶片物理温度效应和蒸腾温度效应进行了原位测量和分离。该成果发表在杂志Functional Ecology上。

        随着全球变暖,植物的热适应成为人们关注热点之一。叶片温度指植物叶片表面的温度,它直接决定了植物所处的微环境。人们通常用气温、土温来判断植物的生长环境,然而即使在相同气温和土温下,植物的叶片温度也可能有很大差异,因此研究植物叶片温度的差异及其机制,有助于我们准确了解植物所处的微环境,深入认识植物的热适应。前人对叶片温度影响因子的研究,大多针对某个性状或某几个性状,然而除了蒸腾以外,很多物理性状,如:叶片大小、形状、物性、解剖结构以及光学特性等都会对叶片温度产生影响。

        “相同环境下,元江干热河谷地区的植物叶片温度普遍低于热带雨林植物;干热河谷地区的植物叶片较小,反射率较高,吸收率较小,总的物理降温效果优于热带雨林植物。”林华他们发现。而在水分缺乏的时候,物理降温在一定程度上缓解了高温对叶片的胁迫;另一方面,干热河谷地区的植物蒸腾速率普遍高于热带雨林植物,蒸腾降温较热带雨林植物高,在叶片解剖结构上也表现出更大的叶脉密度和气孔面积指数(气孔长度×气孔数量)。

        林华指出,即使在雨季,元江干热河谷地区的温度也可能超过40℃,高效的蒸腾降温保证了光合作用的顺利进行,使这些植物以更高的光合速率尽可能多地合成干物质以弥补生长季较短的不足。

        该研究揭示了不同来源地植物叶片对高温环境的适应策略,体现了气体交换与植物叶片热力调节的协同进化,加深了对植物热适应的认识。

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