成都溫江花木基地轉：荷花遇水淹能活多久？被銅脅迫怎麽辦？來看專家解讀
近日，第四屆全國水生(shēng)植物(wù)學術研讨會在線上舉辦，其中(zhōng)荷花耐水淹響應機理研究和荷花耐銅脅迫的分(fēn)子機制研究引起了與會者的特别關注，其分(fēn)别由中(zhōng)國科學院武漢植物(wù)園蓮種質資(zī)源與遺傳育種研究團隊和河南(nán)農業大(dà)學荷花資(zī)源收集與利用研究團隊分(fēn)享。大(dà)會由杭州市科學技術協會、中(zhōng)國園藝學會水生(shēng)花卉分(fēn)會、杭州市水生(shēng)植物(wù)學會主辦。
 
荷花具有重要的食用、藥用和觀賞價值，同時可以淨化底泥及水體(tǐ)環境、改善水質，具有巨大(dà)的生(shēng)态效益，亞洲各國廣泛栽培。目前，我(wǒ)國荷花産業形成了鄂、蘇、贛、魯、皖、浙、粵七大(dà)藕蓮集中(zhōng)省區，湘、鄂、贛、閩、浙五大(dà)子蓮集中(zhōng)省區和武漢、杭州、北(běi)京、南(nán)京、濟南(nán)、合肥等十二大(dà)花蓮集中(zhōng)地區的産業格局，市場規模驚人。
但受全球氣候變化影響及工(gōng)農業廢水的無節制排放(fàng)，荷花生(shēng)長環境堪憂，耐水淹響應機理研究和耐銅脅迫的分(fēn)子機制研究爲荷花應對生(shēng)存環境提供了更爲寬廣的思路。
 
武漢植物(wù)園荷花展示區
01
荷花淹水多久會死？
通常，當植物(wù)的地下(xià)根系被淹（水澇），或者地上部分(fēn)器官、整體(tǐ)處于水下(xià)（水淹）時，會給植物(wù)帶來危害，有時甚至是緻命的。那麽生(shēng)長在水中(zhōng)的荷花也怕水淹嗎(ma)？
“爲了應對水生(shēng)環境，荷花适應性地進化出了具有超疏水特性的‘荷葉效應’，并擁有遍布周身的聯通氣孔，隻有完全水淹才會對其生(shēng)長造成危害。”中(zhōng)國科學院武漢植物(wù)園蓮種質資(zī)源與遺傳育種研究團隊高級工(gōng)程師楊東說。
據楊東介紹，在我(wǒ)國，荷花通常種植于河流、湖泊和低窪地帶。近年來，受全球氣候變化影響，持續性強降雨頻(pín)發，荷花常遭受完全水淹的災害，給生(shēng)産帶來巨大(dà)損失，爲加快荷花耐水淹品種的分(fēn)子育種進程，研究團隊開(kāi)展了荷花應對完全水淹的響應機理研究。

該實驗選取了‘中(zhōng)國古代蓮’和‘秋星’兩個荷花品種，在2米深的混凝土池，将荷花連盆一(yī)起沉入池底，葉片以上最少保持 30 厘米水位。經過5天完全水淹，葉片開(kāi)始黃化、變軟、脫落，葉柄開(kāi)始融爛；經過10天完全水淹，所有葉片脫落。
實驗表明，荷花在完全水淹早期（0至24小(xiǎo)時），主要采用的是“逃逸策略”，通過葉柄的快速伸長，把荷葉送出水面，得以呼吸換氣。水淹條件下(xià)，植物(wù)處于缺氧狀态，主要采用低效的厭(yàn)氧呼吸給植物(wù)提供能量。葉片快速伸長，需要消耗大(dà)量能量，如果短時間内葉片不能伸出水面，當能量耗盡，植物(wù)會很快死亡。

全水淹後期，荷花主要采用的是“靜止策略”。水淹條件下(xià)，荷花的通氣孔密度顯著增加，同時過氧化物(wù)酶水平和抗病基因顯著提升，能有效提高應對完全水淹的生(shēng)存能力，通過限制厭(yàn)氧呼吸強度，降低能量消耗，延長植物(wù)的“憋氣時間”，等待水位退去(qù)。
該研究首次發現，荷花作爲一(yī)種水生(shēng)植物(wù)，對完全水淹脅迫的耐受性其實很低，緻死時間隻有10天左右，大(dà)大(dà)低于其他水生(shēng)植物(wù)40天至100天的水淹緻死時間。
此外(wài)，研究還發現在完全水淹脅迫下(xià)，荷花的抗病和抗氧化基因的表達水平顯著提升，植物(wù)激素Ethylene、ABA、GA和JA等都不同程度地參與了水淹脅迫響應。

02
當生(shēng)長必需的“銅”變成荷花的“毒藥”時，怎麽辦？
國外(wài)知(zhī)名科學家A. L. SOMMER于1931年首次研究表明，銅是植物(wù)生(shēng)長所必需的微量元素，适量的銅是維持植物(wù)正常生(shēng)長發育不可或缺的。但是過量的銅會誘導植物(wù)氧化應激從而對植株形成毒性，使植株葉面積減少、光合能力降低、酶活性變化，同時阻礙植株根的伸長以及生(shēng)物(wù)量的積累。

在城市化發展進程越來越快的當今社會，污染問題早已成爲亟待解決的重大(dà)問題，尤其是大(dà)量工(gōng)業廢水、生(shēng)活污水的排放(fàng)，急劇降低了水資(zī)源的質量。在素有“有色金屬之鄉”稱号的江西，銅的儲存量約占全國儲存總量的17.9%，由于鄱陽湖流域附近多年來的銅礦開(kāi)采、冶煉加工(gōng)及工(gōng)業廢水的超标排放(fàng)，水體(tǐ)受到了不同程度的重金屬污染，其中(zhōng)以銅的污染程度最爲嚴重。

“植物(wù)在銅脅迫影響下(xià)，體(tǐ)内産生(shēng)活性氧，通過氧化脅迫來危害植物(wù)生(shēng)長。大(dà)多數植物(wù)會通過避性和耐性兩種機制來抵禦銅脅迫。” 河南(nán)農業大(dà)學荷花資(zī)源收集與利用研究團隊成員(yuán)王婉茹在會上分(fēn)享道。
據王婉茹介紹，通過“找一(yī)個濃度”（表型測定、生(shēng)理指标測定，确定銅處理濃度），“測兩組數據”（轉錄組測序、差異基因分(fēn)析），“克一(yī)個基因”（基因克隆、轉基因鑒定、基因功能分(fēn)析）的研究方法發現，NnWRKY22參與了荷花抗銅脅迫的應答機制，是基因功能的初步探索，同時也爲進一(yī)步研究荷花的抗銅脅迫具體(tǐ)機制奠定了基礎，有利于通過基因手段增強荷花的抗銅脅迫能力，挖掘優質基因培育抗銅荷花品種。
(責任編輯：成都花木基地)