3E生态保护与恢复 　　近期，兰州大学/复旦大学吴纪华团队在植物基因型多样性-抗水分胁迫能力关系方面取得重要进展，研究成果于2025年2月6日以“Soil legacies of genotypic diversity enhance population resistance to water stress”为题在线发表在《Ecology》(http://dx.doi.org/10.1002/ecy.4529)上。该文研究了植物基因型多样性的土壤遗留效应对后续植物在水分胁迫下的种群表现，发现植物基因型多样性通过土壤反馈显著提高了植物对干旱的抵抗力，且这一效应归因于植物无性繁殖和有性繁殖策略之间的关联。 金年会诚信至上 　　人类活动导致生物多样性迅速丧失，这对生态系统功能和服务产生了深远影响。然而，生物多样性与生态系统功能之间的关系可能会因气候变化而改变。例如，干旱等极端气候事件的增加可能会增强或减弱生物多样性对生态系统功能的影响。但目前对于植物多样性特别在基因水平的多样性如何在环境胁迫条件下影响生态系统功能，仍知之甚少。 　　为了解基因型多样性在植物生长、繁殖及恢复过程中扮演的角色，尤其在水分限制等环境胁迫下，基因型多样性的土壤遗留效应对后续种群抵抗力的作用，本研究以海三棱藨草（Scirpus mariqueter）为研究对象开展了两阶段（土壤训练阶段+受试阶段）的土壤反馈受控实验。海三棱藨草是中国滨海与河口湿地的特有物种，它不仅在生态系统中占据着重要的生态位，而且由于其在入侵植物互花米草治理后的生态恢复中发挥着关键作用，具有不可替代的生态价值金年会(金子招牌)。然而，近年来，由于人类活动的干扰等影响，海三棱藨草的种群数量及遗传多样性正遭受着严重的威胁，其种群恢复力和生态功能亟待增强。 　　研究发现，基因型多样性的土壤遗留效应显著增强了后续植物的生物量和抗旱能力。基因型多样性较高的土壤遗留效应对后续植物的总生物量、地上生物量和地下生物量有显著的促进作用，尤其是在低水分条件下，这种促进作用更为明显。例如，在低水分条件下，生长在8个基因型混合训练土壤中的后续受试植物总生物量比生长在单一基因型训练土壤中的植物高出164.8%（图1）。基因多样性的土壤遗留效应增强了后续受试植物的无性繁殖能力（如增加分株数量），还促进了有性繁殖（如增加种子产量）（图2）。总体而言，植物的基因型多样性通过土壤遗留效应显著提高了受试植物的水分胁迫抗性，在高基因多样性训练土壤中生长的植物，其生物量、分株数和种子数抗旱指数（RI）均显著高于低基因多样性土壤中生长的植物（图1），而这一现象主要与土壤遗留的微生物群落有关（图3）。研究显示高基因型多样性的种群可以通过土壤反馈同时增强后代植物的有性繁殖能力和无性繁殖能力，这种增强的有性和无性繁殖之间的关联可能有助于维持植物种群的增长和可持续性（图4）。 　　这项研究揭示了基因型多样性影响植物抗旱能力的新机制，即植物基因型多样性的土壤遗留效应能够显著增强后续植物的生产力及抗旱能力，并通过协同无性和有性繁殖能力帮助它们在胁迫环境条件下生存和繁衍。在全球气候变化加剧的背景下，这一发现提示我们保护和恢复植物基因多样性，尤其是关键物种的基因多样性的重要意义；这不仅是对一个物种的保护，更是对整个生态系统健康和可持续性的有力支持。 　　复旦大学博士生刘泽康为本文的第一作者，兰州大学吴纪华教授为通讯作者。复旦大学博士生程才、上海市园林科学规划研究院张群高级工程师、西藏大学硕士生田星、佐治亚理工学院蒋林教授、休斯顿大学Kerri M. Crawford教授、兰州大学刘建全教授、刘向青年研究员、复旦大学贺强教授、复旦大学/云南大学李博教授为本文共同作者。本研究得到国家重点研发计划“生物安全关键技术研究”重点专项“生物多样性抵御生物入侵的响应机制与受损系统的生态恢复”(2022YFC2601100)、国家自然科学基金重点项目(32030067)和上海市自然科学基金(24ZR1464800)资助。 　　图1 受试植物在不同处理土壤中的生物量和抗水分胁迫能力（HW：高水分可利用性处理，LW：低水分可利用性处理，RI：抗水分胁迫指数）。 　　图2 受试植物在不同处理土壤中的营养和生殖特性 　　图3 非生物和生物土壤特性对受试植物抗水分胁迫能力的影响 　　图4 概念图示：植物基因型多样性的土壤遗留效应对后续植物在环境胁迫下的有性和无性繁殖策略的影响----------------------------------------------------------------- 　　排版 | 祁天昀 　　执行编辑｜祁天昀 　　审核 | 刘泽康3E生态保护与恢复投稿信箱| ecology3e@163.com扫码关注我们，期待您的来稿！ 　　点击“阅读原文”即可查看论文原文