東北地理所在火燒信號促進非火燒生境鹽生植物種子萌發機制方面取得進展
火是重要的生態因子，深刻影響著森林、草原等陸地生態系統的結構和功能。植物燃燒產生的高溫熱激（heat shock）和煙霧（aerosol smoke）在種子萌發過程中發揮著關鍵作用。準確識別火燒信號（fire cues）與種子休眠類型之間復雜關系的差異，是理解火燒信號如何影響種子萌發機制的主要挑戰。通常認為，熱激主要解除種子的物理休眠，而煙霧主要解除生理休眠；但是在少數情況下，熱激也被證明能夠促進具有生理休眠的種子萌發，但是熱激解除生理休眠的潛在機制仍不清楚。
全球氣候變化和人類活動加劇了火燒事件發生的風險。與熱帶稀樹草原、地中海氣候區等火燒生態系統（fire-prone ecosystem）相比，關于火信號解除種子休眠的研究在非火燒生態系統（non-fire-prone ecosystem）中研究不足。松嫩草地位于我國典型的農牧交錯帶，兼具自然火與農田火屬性的火災風險區。我們前期研究表明，煙霧和熱激均能解除松嫩草地典型鹽生植物堿蓬（Suaeda glauca）種子的生理休眠，這一發現使堿蓬成為探究火信號影響種子萌發作用機制的理想模型植物。
近期，鹽堿地資源與利用學科組的研究人員以鹽生植物堿蓬種子為研究對象，探究了煙霧、熱激及其交互作用對堿蓬種子萌發的影響。結果發現：無論是熱激還是煙霧，信號強度（如溫度、時間）對堿蓬種子萌發具有顯著影響，在堿蓬休眠解除過程中，信號強度比信號間的相互作用更為關鍵；與預期不同，熱激和煙霧兩種信號的組合處理，并未對種子萌發產生顯著的協同促進效應（圖1）。對內源激素測定結果表明，熱激顯著降低了種子種脫落酸（ABA）水平及其與赤霉素（GAs）的比值，表明熱激可以通過調控內源激素的平衡，從而有效解除了堿蓬種子的生理休眠（圖2）。本研究推動了對火信號解除種子休眠機制的理解，該研究首次從內源激素調控角度，提出并證實了熱激解除生理休眠的一種新機制，為火后生境下堿蓬等鹽生植物種群的更新和恢復提供了新的理論依據。
圖1 熱和煙對堿蓬種子萌發的影響
圖2熱和煙對堿蓬種子內源激素的影響
該研究成果發表在國際期刊BMC Plant Biology上，東北地理所博士研究生李紹陽為論文第一作者，馬紅媛研究員為通訊作者。研究得到了國家自然科學聯合基金（U23A2004）和中國科學院東北地理所創新團隊（2023CXTD02）等項目的共同資助。
論文信息：Li SY,Ma HY,Qi WW,Zhao D. Mechanisms of heat shock-induced germination in Suaeda glauca (Bunge) bunge: insights from endogenous hormonal regulation. BMC Plant Biology,2025, 25: 1437.
文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s12870-025-07470-1
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