荒漠蘚類植物作為生物土壤結皮的重要組成部分，對荒漠地表穩定、微環境改善和生物地球化學迴圈過程等具有重要影響。以荒漠蘚類植物為代表的生物土壤結皮對氣候變化的響應備受關注。冬、春季尤其是凍融季被認為是荒漠蘚類植物生長和固碳的關鍵期，全球氣候變暖及極端降水事件頻發使得荒漠冬季水熱環境發生顯著變化，但荒漠冬季積雪變化和凍融迴圈頻次的改變如何影響荒漠蘚類植物的生理敏感性尚不清楚。
中國科學院新疆生態與地理研究所荒漠與綠洲生態國家重點實驗室研究員張元明團隊透過模擬自然和65%增減雪以及凍融迴圈頻次的變化，探討齒肋赤蘚對積雪量的生理敏感性是否會隨著凍融迴圈次數的改變而改變。
研究表明，冬末春初凍融季的積雪量變化和凍融迴圈頻次，顯著影響了荒漠蘚類植物滲透調節物質含量、抗氧化酶活性及相關基因的轉錄表達。隨著積雪量和凍融迴圈頻次的減少，齒肋赤蘚的遊離脯氨酸、可溶性糖、AsA、GSH和MDA含量及SOD、POD、CAT活性均顯著增加，這進一步證實齒肋赤蘚能夠透過調節體內滲透調節物質含量和抗氧化酶活性抵禦環境脅迫。此外，不同生理指標積雪的敏感性對凍融迴圈頻次的響應存在差異，POD和脯氨酸對積雪量及凍融迴圈最為敏感，SOD和CAT的變化最不敏感，為荒漠蘚類植物抗逆評價指標的選擇提供了重要參考。就其相關基因的轉錄水平而言，並不是所有相關基因均隨積雪量的降低而增加，說明在齒肋赤蘚中表徵同一蛋白的基因並非同時起作用，高的轉錄本並不會被迅速翻譯產生大量蛋白質。研究強調，齒肋赤蘚對積雪的生理敏感性受到凍融迴圈次數的調控，凍融迴圈次數的減少減弱了齒肋赤蘚對積雪變化的生理敏感性。研究為評估全球氣候變化下荒漠蘚類植物對極端環境的適應性機制提供理論依據。
相關研究成果以Freeze-thaw cycles change the physiological sensitivity of Syntrichia caninervis to snow cover為題，發表在Journal of Plant Physiology上。研究工作得到國家自然科學基金-新疆聯合基金重點專案、中科院西部青年學者和青促會等的資助。
來源：中國科學院新疆生態與地理研究所
