近日，在即將結(jié)題驗收的“973”計劃——《干旱區(qū)鹽堿土碳過程與變化》項目中，科學家有了新的發(fā)現(xiàn)：一種名為齒肋赤蘚的苔蘚植物，作為標本“干死”十二年，在給水的條件下能迅速復(fù)活。

2003年，中國科學院新疆生態(tài)地理所研究員張元明在古爾班通古特沙漠采樣時，發(fā)現(xiàn)荒漠藻類植物、地衣、苔蘚能夠頑強地在沙土上生長，與土壤形成一層黑黢黢的、干燥的團聚體結(jié)構(gòu)——土壤生物結(jié)皮。一遇水，土壤生物結(jié)皮5秒內(nèi)迅速變綠，遠遠望去，像是給地表鋪上了一層綠色的地毯。

蘚類植物是土壤生物結(jié)皮的主要組成成分，廣泛分布于世界的干旱、半干旱地區(qū)。在長期的進化過程中，生物結(jié)皮苔蘚植物能夠在失水后較短的復(fù)水時間內(nèi)實現(xiàn)的光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化，并能顯著影響土壤和大氣界面的碳交換強度。

據(jù)觀察，無論在黑暗條件下還是光照條件下進行復(fù)水，復(fù)水后的齒肋赤蘚都能從失水狀態(tài)的深灰色迅速變成綠色。初期的快速恢復(fù)過程在復(fù)水3分鐘內(nèi)完成，在這個過程中，超過80%的光系統(tǒng)Ⅱ活性在復(fù)水0.5分鐘內(nèi)得到恢復(fù)。在后期的慢恢復(fù)過程中，質(zhì)體醌庫的還原水平及從內(nèi)周天線到光系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心的能量傳遞也在復(fù)水10分鐘左右逐漸達到平衡。

“失水狀態(tài)的齒肋赤蘚的光系統(tǒng)Ⅱ存在能量傳遞現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的發(fā)生可能與光系統(tǒng)Ⅱ的結(jié)構(gòu)功能有關(guān)——它在失水期間沒有*停止生理活動，其葉綠體雙層膜結(jié)構(gòu)保持完整，可通過保留zui小的光合器官活性度過干旱季節(jié)。”張元明在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了這個有趣的結(jié)果。

業(yè)內(nèi)專家認為，該研究結(jié)果對于認識齒肋赤蘚的快速恢復(fù)光合作用的機制、解釋其碳同化的進化適應(yīng)機制都具有重要的理論意義，也對干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生物試劑和良種培育有重要意義。

“干旱區(qū)的植物為什么能在荒漠干旱環(huán)境中生存？哪些開關(guān)控制它的生存狀態(tài)？等進一步研究結(jié)果揭曉時，或許節(jié)水就不是現(xiàn)在的概念了。”張元明告訴記者。

《中國科學報》 （2013-11-14 第4版 綜合）