成都生物研究所地下生態(tài)學學科組博士研究生劉成剛在潘開文研究員、王彥杰副研究員的指導下,以青川箭竹為研究材料,從物質(zhì)代謝方面研究了青川箭竹碳氮代謝對不同程度干旱脅迫的響應(yīng)及磷對其調(diào)控機制。研究表明:長期(30天)嚴重干旱脅迫下,青川箭竹葉片中淀粉酶活力增加,進而加速了淀粉的降解;青川箭竹葉片中蔗糖酶活力增加的同時,蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活力也增加,使得蔗糖含量未受干旱影響。干旱脅迫增加了青川箭竹葉片中硝酸還原酶活力,進而增加了其硝酸鹽的含量,而且也激活了其谷氨酰胺合成酶 /谷氨酸合成酶循環(huán)(GS/GOGAT循環(huán)),結(jié)果促進了銨的同化;干旱脅迫下青川箭竹葉片中可溶性蛋白的水解加速,引起氨基酸的積累。短期(15天)干旱脅迫下青川箭竹葉片中膜脂過氧化(MDA)與其淀粉和脯氨酸的含量以及長期干旱脅迫下青川箭竹葉片中MDA與其可溶性糖、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物(NSC)和脯氨酸的含量呈顯著正相關(guān)。因此,在不同的強度和持續(xù)時間的干旱脅迫下,青川箭竹不僅能不同地調(diào)節(jié)其碳氮代謝來改善滲透調(diào)節(jié)能力,也能通過其碳氮代謝過程中不同代謝物來減少膜脂過氧化。與此同時,磷添加顯著增加了干旱脅迫下青川箭竹葉片的光合作用和相對生長速率(RGR),以及糖代謝過程中關(guān)鍵酶的活力,進而伴隨著葉片中蔗糖含量的下降。然而,磷添加卻減緩了干旱脅迫下青川箭竹葉片氮代謝過程中關(guān)鍵酶活力,進而減慢了硝酸鹽的還原和銨的同化。所以,磷添加能促進干旱脅迫下青川箭竹的光合作用和蔗糖代謝,減慢其氮代謝,改變干旱脅迫下青川箭竹的相對生長率(RGR),進而減輕干旱對青川箭竹的傷害。
該系列研究結(jié)果不僅對提高箭竹的抗旱性、產(chǎn)量及品質(zhì)具有指導意義,也可為大熊貓棲息地保護和林竹生產(chǎn)實踐提供理論依據(jù)。該研究得到國家自然科學基金的資助,相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Trees(2015)、Plant Physiology and Biochemistry(2015)等刊物上。