植物的热胁迫策略为气候变暖中的生存提供了见解

随着澳大利亚炎热的夏天，该国的植物群不仅面临着极端高温，还面临着长时间的高温暴露。这种致命的组合会损害植物的健康和复原力，并可能带来毁灭性的后果

了解植物如何承受热应激是制定策略的关键，以帮助本土植物和作物在日益变暖的气候中生存，支持生态系统稳定和粮食安全

悉尼科技大学（UTS）的植物生态学家Andy Leigh副教授前往世界上一些最极端的环境，研究温度如何影响植物的生物过程，以及它们如何生存和适应

“植物不仅在提供食物和栖息地方面发挥着至关重要的作用，而且在冷却环境和储存大气中的碳方面也发挥着重要作用。与世界上其他一些沙漠不同，即使是澳大利亚广阔的沙漠地区也有植被，”Leigh副教授说

“许多植物物种已经进化出了应对热浪的卓越策略。叶子的形状、大小和颜色都会影响热量的吸收。在沙漠和阿尔卑斯山，叶子的表面通常非常苍白，呈蜡状或多毛状，这会反射太阳的过多辐射。小叶也有助于减少水分流失，通常比大叶更凉爽。”

她说：“然而，当干旱和热浪结合在一起时，这意味着灾难。热胁迫会损害光合作用，光合作用是植物将阳光转化为能量的方式，它会扰乱生长和花朵和种子的生产。”

在Leigh副教授的指导下，由UTS博士候选人Alicia Cook领导的一项研究挑战了对植物热阈值的传统理解。这表明，植物的耐热性最好通过累积热暴露而不是峰值温度来衡量

“在食品加工中，这一概念长期以来一直被用来预防食物中毒。温度越高，杀死任何有害细菌所需的时间就越短。相反，如果温度较低，杀死细菌所需时间就越长，”Leigh副教授说

“我们通过测量在不同时间内暴露于高温后叶片光合作用效率的下降，在植物中测试了这一想法。

”与细菌和其他生物一样，植物的耐热性遵循类似的模式，这表明所有生命形式都有基本的代谢相似性。它也更准确地反映了自然界中发现的热应激类型，”她说。

人类也会受到累积热暴露的影响，在长时间的热浪中会有更多的人去医院就诊和死亡。不会杀死你的东西会让你更强壮——许多动植物会适应环境，如果经历一些热应激，会变得更耐热。

这项研究发表在《生态学快报》上，题为“超越单一温度阈值：将累积热应激框架应用于植物耐热性”。与超过100000名依赖Phys.org获取每日见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新消息。

李副教授刚从科希丘什科国家公园回来，她正在新南威尔士州政府通过其环境信托基金与新南威尔士州气候变化和能源部、新南威尔士州国家公园和野生动物管理局（NPWS）、澳大利亚国立大学和悉尼皇家植物园合作开展一个合作项目。

一些高山物种的遗传菌株比其他物种更有弹性。这很重要，因为NPWS用于修复侵蚀地区的植物需要具有弹性

“随着温度的升高，耐寒物种没有太多的路要走。它们占据了一个狭窄的环境生态位，有趣的是，随着温度的上升，这实际上会导致更多的冷胁迫，因为保护植物的隔热积雪减少了。

”我们使用定制设备模拟热浪条件，将其应用于不同的高山基础物种。这种实验几乎从未进行过，因为将热浪条件应用于偏远高山地区的植物是非常具有挑战性的，”她说。该项目由悉尼科技大学博士生Lisa Danzey领导，她在《植物》杂志上发表了一篇关于“高山植物耐热性和遗传变异背后的环境和地理驱动因素”的研究文章。就是在植物根部浇水，而不是在叶子上，而且要把它们浇得很好，而不仅仅是撒一点水。清晨或傍晚是最好的，让土壤在气温上升之前吸收水分。“

”当天气变得非常热时，人类会出汗，因为这会让我们降温。当水分从我们的皮肤上蒸发时，它会带走热量。植物也是如此，它们的叶子上有一个叫做气孔的小孔。如果它们有足够的水，它们就会打开气孔，水就会蒸发

“覆盖以保持土壤水分，在极端高温事件中将花盆放在阴凉处，或使用临时覆盖物，可以产生巨大的影响。即使将植物分组在一起，也可以创造一个有助于它们生存的小气候。”

研究植物在极端温度下的功能对于保护和农业至关重要。通过了解哪些物种最脆弱，我们可以规划一个植物和人类继续茁壮成长的未来 More information: Alicia M. Cook et al, Beyond a single temperature threshold: Applying a cumulative thermal stress framework to plant heat tolerance, Ecology Letters (2024). DOI: 10.1111/ele.14416

Lisa M. Danzey et al, Environmental and Biogeographic Drivers behind Alpine Plant Thermal Tolerance and Genetic Variation, Plants (2024). DOI: 10.3390/plants13091271

Journal information: Ecology Letters