镍超积累与叶片经济谱无关？马来西亚超镁铁质植物群落研究揭示关键联系

《Plant and Soil》：Nickel hyperaccumulation is independent of the leaf economics spectrum, although it may be linked to plant water balance in an ultramafic plant community from Sabah (Malaysia)

为探究镍（Ni）超积累植物与非超积累植物在叶片经济谱上的差异，研究人员对马来西亚沙巴同一超镁铁质群落的 5 种超积累植物和 10 种非超积累植物开展研究。结果表明 Ni 超积累与叶片经济谱无关，而与植物水分平衡相关，该研究有助于理解植物超积累机制。

　　镍，这个在元素周期表中占据重要位置的金属，在植物的生长舞台上扮演着怎样的角色呢？一直以来，金属超积累现象就像植物世界里的神秘宝藏，吸引着众多科研人员去探索。镍超积累植物能够在叶片中储存大量的镍元素，可对于这种超积累现象与植物其他特性之间的联系，科学家们还没有完全弄清楚。比如，镍超积累和叶片经济谱之间究竟有没有关系？这一问题如同迷雾，笼罩在植物学研究的领域中。一些研究暗示超积累或许和快速获取资源的特性，又或者和养分、水分保存的特性相关，但始终缺乏确凿证据证明镍超积累在叶片经济谱中所起的作用。为了驱散这片迷雾，来自法国洛林大学（Université de Lorraine）、西班牙维戈大学（Universidade de Vigo）等多个机构的研究人员踏上了探索之旅，他们的研究成果发表在了《Plant and Soil》杂志上。
研究人员选择了马来西亚沙巴的布基隆波尤（Bukit Lompoyou）地区，这里拥有丰富的超镁铁质土壤，生长着众多镍超积累植物和非超积累植物，是绝佳的研究场地。在这个研究中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先是样本采集，他们沿着 Kinabalu 公园边界设置线性样带，挑选出 5 种镍超积累植物和 10 种非超积累植物，采集植物的叶片和土壤样本。然后对土壤样本进行多项分析，包括测定土壤的酸碱度、阳离子交换容量、各种元素的含量等；对植物叶片样本，测量其结构性状如比叶面积（SLA）、叶干物质含量（LDMC），以及化学性状如碳同位素分馏（Δ）、多种元素的浓度等。最后利用主成分分析（PCA）、线性混合模型等统计方法，深入剖析数据之间的关系。
研究结果主要通过以下几个方面呈现：

1. 土壤特性：研究区域的土壤呈微酸性，具有超镁铁质土壤的典型特征，像基本养分浓度低、铁和镍等微量元素浓度高。而且，超积累植物和非超积累植物下方土壤的各项参数没有显著差异，这表明植物对镍等元素的吸收差异并非由土壤条件导致。
2. 系统发育聚类：通过构建系统发育树发现，超积累植物存在一定的系统发育聚类现象，但镍积累性状并没有显著的系统发育信号，不过比叶面积有显著信号，叶干物质含量有一定趋势。
3. 植物性状：镍在超积累植物和非超积累植物叶片中的浓度差异巨大，超积累植物叶片镍平均浓度达到9500μgg?1 ，非超积累植物仅约37.5μgg?1。除镍之外，其他叶性状在两类植物中的范围有重叠。主成分分析得出三个主成分，第一主成分（PC1）代表叶片经济谱，第二主成分（PC2）代表超积累和水分利用效率，第三主成分（PC3）代表钙镁平衡。线性混合效应模型显示，碳同位素分馏（Δ）和叶片钾（K）浓度对镍积累有显著影响。
   在讨论部分，研究人员发现镍超积累与叶片经济谱并无明显关联，却和水分利用效率密切相关。超积累植物在 PC2 上的得分显著高于非超积累植物，这意味着在超积累植物中，镍积累越多，气孔导度越高，蒸腾作用越强，水分利用效率越低，而且镍可能会部分替代钾在植物水分平衡中的作用。同时，研究还发现不同植物对镁（Mg）的吸收策略不同，超积累植物倾向于限制镁的吸收，而非超积累植物中叶片镁浓度会随镍浓度增加而显著上升。此外，虽然超积累植物在叶片经济谱上没有明显不同策略，但它们的氮（N）、磷（P）、钾浓度往往更高，暗示着它们可能有更强的养分获取能力。
   总的来说，这项研究揭示了在沙巴超镁铁质土壤上，镍超积累与叶片经济谱整体并无关联，而是和水分利用效率策略相关，这一发现为理解镍超积累植物的生态适应性提供了新视角，支持了镍超积累在抗旱和渗透调节方面作用的假设。不过，研究也指出还需要更多实验来深入了解超积累、环境约束和功能性状之间关系的内在机制，为未来植物学研究指明了方向。