极度濒危的关岛树木为全球树叶研究做出贡献

关岛的 Serianthes nelsonii 树的复杂叶子设计被用作模型，为了解植物叶子如何发挥功能的全球目标做出贡献，研究结果发表在《氮》杂志 3 月刊上。

这种极度濒危的豆科树拥有一种复杂的叶子设计，生物学家称之为双羽状，数千片小叶组成了一片成熟的叶子，使树木能够制作出多种多样的叶子图案。

关岛大学的研究利用了这样的知识：叶子构造过程中的光照水平可能深刻地决定叶子的设计。

“我们在研究之前就知道，如果生长在深荫下，这种稀有树木的叶子会由较少但较大的小叶组成，但如果生长在阳光直射下，小叶数量会更多，”作者、关岛大学退休教授托马斯·马勒说。“我们不知道的是入射光水平如何影响实际的叶子构造成本。”

植物由三个营养器官组成，根提供固定和获取水分和基本元素，茎提供机械支撑和移动资源的转移，叶子是制造植物糖分的地方。这个过程吸收来自太阳的未开发的能量并将其转化为可利用的能量形式。

世界上的食物供应就是通过利用植物叶子每天制造的这些单糖作为基础来实现的。因此，近几十年来，人们展开了一系列强有力的研究，旨在了解这种植物器官如何发挥作用。

“如果人类身体中的任何器官从世界上消失，大自然仍会继续繁荣，”马勒说。“但如果植物的叶子消失，世界上的生物体将迅速走向饥饿。”

完成这项研究所使用的分析方法量化了构建小叶(发生光合作用的地方)所需的必需矿物质的数量，以及支持组织的数量，这些支持组织的设计目的是将小叶放置在可以最大限度地利用可用光的位置。

总体而言，作为主要植物营养物质的矿物质在小叶中的浓度始终较高，这表明构建光合组织的成本高于构建支持组织的成本。叶片构建过程中入射光的影响对小叶构建成本产生了重大影响，但对构建支持组织的成本影响甚微。

在高光照条件下生长的叶子比在阴凉条件下生长的叶子需要更多的构建材料。

植物器官中的碳含量可以作为构建该器官所需的食物量的指标。

关岛大学的研究表明，构建小叶所需的​​碳比构建支持组织所需的碳更多，在阳光充足的情况下构建叶子所需的碳比在阴凉处构建叶子所需的碳更多，并且小叶与支持组织中的碳比率不会因构建过程中的入射光负荷而发生变化。

研究结果为这种极度濒危的树木的保护决策提供了重要信息。例如，天然树木生长的森林土壤缺乏养分，而这些养分缺乏可能会阻碍保护者在自然环境中培育健康树苗的努力。

缓解这种营养压力的一种方法是提供适当程度的遮荫，因为构建充满阳光的叶子需要更多来自土壤的营养。

关岛大学的研究为关于光照如何影响 Serianthes nelsonii 叶片功能的研究增添了新的内容。早期的研究表明，叶片解剖结构的变化有利于利用各种入射光负荷，而叶片的快速运动可以避免高光应力。

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