70项研究、1732个数据揭示全球气候变化下植物耐热性的变化规律学术资讯

来源：BioArt植物

随着全球气候变化的逐步加剧，不同群体和生物群落之间温度耐受性出现差异，对这种差异的生态及进化过程的认知有助于预测生物种群对气候变化的响应并减轻气候变化带来的负面影响【1】。在过去十几年中，科学家们已经在动物群体中建立了热宏观生理学（Thermal macrophysiology）研究领域，并研究了多个与气候适应性相关的模型【2】。这对动物群体温度耐受性的整体理解非常关键，但是关于其他非动物系统的等效研究十分缺乏，因此无法预测全球气候变化下这些模型是否具有普适性。
近日，来自英国和瑞典的科学家在PNAS发表了一篇题为Global variation in the thermal tolerances of plants的研究论文，通过对已发表的70项研究中的1732个植物耐热性数据进行的一项荟萃分析，测试了植物的热宏观生理模式和过程。

该研究发现许多动物中已经得到的模型也同样适用于植物，比如通过对植物耐热性（Tmax）和耐寒性（Tmin）数据的分析发现，植物耐寒性的变异性大于耐热性，这些变异主要来源于北半球的垫状植物和裸子植物。此外，该研究通过Bayesian混合建模测试了植物温度耐受性的纬度变化规律，发现植物的耐热性会随纬度升高而降低，而耐寒性呈现出随纬度升高而增强的趋势，这种变化受到南/北半球和植物驯化状态等因素的影响。
该研究还进一步分析了生态、进化和生物地理因素在这些模型构建中的重要性，表明这三个过程均会影响植物的耐热性和耐寒性，但是相对贡献不同。比如，地理距离和测量方法可以解释较大的耐热性总变异，而系统发生距离和局部环境因素可以解释较大的耐寒性总变异。因此，对植物耐热性的评价应同时考虑这三种因素，否则会高估所包含变量的重要性。该研究最后还强调，所有植物，尤其是处于中高纬度地区和未驯化的植物，都将越来越容易受到持续的气候变化的影响。

Global variation in plant thermal tolerances—distribution of data.
总的来讲，该研究通过荟萃分析的方法揭示了植物耐寒性和耐热性如何以及为何在全球范围内发生变化。值得一提的是，尽管之前关于植物耐热及耐寒的生理及分子机制已经被逐步揭示，但是很少有研究从宏观生理学的层面上揭示植物的整体温度耐受性变化规律。该研究首次通过荟萃分析的方法纳入了上千种陆地植物物种的温度耐受性变化，结合生态学和生理学研究的理念，预测了植物热耐受性的变化及其潜在驱动因素，这对全球变化背景下的植物适应性规律及相关研究具有十分重要的启示。

参考文献

【1】Y. O. Kidane, M.J. Steinbauer, C. Beierkuhnlein, Dead end for endemic plant species? A biodiversity hotspot under pressure. Glob. Ecol. Conserv. 19, e00670 (2019).

【2】V. Kellermann, B. van Heerwaarden, C. M. Sgrò, A. A. Hoffmann, Fundamental evolutionary limits in ecological traits drive Drosophila species distributions. Science 325, 1244–1246 (2009).

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