孙振元课题组在PCE发文揭示了枝条皮层光合对木质部栓塞修复的驱动模型

来源：植物科学最前沿

原标题：中国林业科学研究院林业研究所孙振元课题组在PCE发文揭示了枝条皮层光合对木质部栓塞修复的驱动模型

近日，Plant Cell & Environment 杂志在线发表了中国林业科学研究院林业研究所树木生理团队的题为“Corticular photosynthesis drives bark water uptake to refill embolized vessels in dehydrated branches of Salix matsudana”的研究论文。该研究证明了旱柳枝条皮层光合在失水枝条木质部栓塞修复中充当的重要角色，即枝条的皮层光合通过原位提供非结构性碳水化合物为栓塞导管的重新充注提供了驱动力，为揭示枝条皮层光合这一原始的碳同化方式在木本植物中被保留至今的特殊生理生态意义提供了一个新的认识。

旱柳枝条皮层光合对木质部栓塞的动态修复格局

枝条皮层组织薄壁细胞叶绿体能将线粒体呼吸释放和木质部蒸腾流中扩散的CO2回收固定，改善枝条内酸化、缺氧的理化环境，增加植株的碳收益。林业所树木生理团队发现皮层光合产物可向生长点分配，保障了旱柳扦插苗器官发生发育和植株形态重建（Liu et al., 2018），还发现皮层光合在降低插穗干枯程度、维持枝条水力学功能方面发挥重要作用，进而提出了皮层光合修复木质部栓塞的假设。针叶树可通过树皮吸水原位修复木质部栓塞导管，该团队首次报道了树皮吸水对阔叶树种旱柳枝条栓塞的修复效应，并证明了树皮吸水原位修复栓塞这一过程是由渗透调节所介导的（Yu et al., 2019）。基于树皮吸水修复栓塞的实验体系，该团队阐明了栓塞导管的产生、扩散和修复格局，检验了枝条水势对树皮吸水修复栓塞效应的影响，提出了依赖于水力学信号的木质部栓塞渗透调节修复的假说，并证明了皮层光合可不受木质部水势的制约驱动栓塞导管的重新充注，最终提出了皮层光合对树皮吸水修复木质部栓塞的驱动模型：即当水势高于水力学信号的阈值时，皮层光合通过在木质部薄壁组织中产生正的组织压来修复栓塞；而当水势低于阈值时，皮层光合产物可向栓塞导管转置，降低栓塞导管渗透势驱动栓塞修复。

皮层光合对树皮吸水修复木质部栓塞的驱动模型

该研究由中国林科院林业所孙振元课题组完成，刘俊祥助理研究员为论文的第一作者，孙振元研究员为论文的通讯作者。该工作了得到了国家自然科学基金（31600489）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目（CAFYBB2018SY003）的资助。

参考文献：

Liu Junxiang, Gu Lin, Yu Yongchang, Huang Ping, Wu Zhigang, Zhang Qian, Qian Yongqiang, Wan Xianchong, Sun Zhenyuan*. Corticular photosynthesis drives bark water uptake to refill embolized vessels in dehydrated branches of Salix matsudana. Plant Cell and Environment, 2019, DOI:10.1111/ pce.13578.

Liu Junxiang, Gu Lin, Yu Yongchang, Ju Guansheng, Sun Zhenyuan*. Stem photosynthesis of twig and its contribution to new organ development in cutting seedlings of Salix matsudana. Forests, 2018, 9(4): 207.

Yu Yongchang, Liu Junxiang*, Sun Zhenyuan*. Transcriptome profiling in Salix matsudana during refilling xylem vessels after embolism. Biologia Plantarum, 2019, 63: 425-431.