近日，我院滕维超团队在国家二级重点保护植物格木叶色变化机理上取得重要发现，研究成果以“Synergistic Regulation of Color Transformation by Nutrient Elements, Osmotic Regulators, and Antioxidant Enzymes inErythrophleum fordii”为题在国际期刊Journal of Plant Growth Regulation发表。

叶色是园林中观赏植物最重要的特征之一，叶片中叶绿素、花青素和类胡萝卜素的含量和相对比例直接决定了叶色变化。在大多数植物中，叶片从红色到绿色的变化是春季新叶生长的显著特征。格木（Erythrophleum fordii）分布于中国热带亚热带地区，是国家二级重点保护野生植物，格木在南方作为观赏植物和行道树广泛栽植，在美丽乡村和乡村振兴计划中发挥重要作用。尽管格木的春季叶色变化引起了人们的关注，但尚不清楚这一现象的协同调节机制。这项研究评估了格木叶片生长、生理指标和元素含量随叶色的变化，以期确定这些因素在特定阶段的差异性，提高我们对叶片变色生理生化过程的理解，为叶色研究工作提供启示。

这项研究发现第三生长阶段对叶色转化过程至关重要。微量元素Ca、Mg、B和Cu对格木叶片颜色转化具有显著的调节作用，且在整个转化过程中呈增加趋势。Ca、Mg、B和Cu不仅可以直接提高叶绿素和类胡萝卜素含量，也可以通过提高SP含量、降低PAL和CAT活性来间接提高叶绿素和类胡萝卜素含量。在整个变色过程中，NO3-N含量逐渐降低，前期较高的NO3-N含量促进PAL形成，导致花青素含量升高。叶片对N、P、K、Mn的需求在色变前期较高，后期较低。在早期颜色转化阶段，叶片对氮(N)、磷(P)、钾(K)和锰(Mn)的需求较高，后期需求下降。

在叶片生长和变色过程中，营养元素含量与相对浓度的比值呈上升下降相互交替的趋势，“上升趋势”表明当前养分缺乏限制了叶片的生长，因此植物通过提高叶片对营养元素的吸收效率以缓解该阶段的元素缺乏。随着养分元素含量增加，营养元素逐渐从缺乏到充足，继续增加则超过叶片需求，此时叶片通过生长来稀释这些元素，在该过程中，元素的相对浓度下降，但相对含量继续增加，此过程即为“下降趋势”。叶片元素营养水平下降到亏缺状态时，又限制了叶片的生长。此时，叶片即将再次通过叶片对营养的吸收效率以缓解元素缺乏，上述元素“汇集-稀释-再汇集-再稀释”（对应“上升-下降-再上升-再下降”）的权衡关系，是植物自身响应养分丰缺程度的一种调节机制，在叶片生长和转色的过程中发挥重要作用，了解这些将对叶片颜色调控有实际指导意义。

图：格木叶色变化的机制

广西大学米兰体育,米兰（中国）已毕业硕士研究生欧阳子龙和贾湘璐作为共同第一作者，滕维超副教授作为通讯作者，在读博士研究生黄林娟、已毕业硕士研究生蒋萱参与了本论文的工作，论文的撰写及数据分析得到白天道副教授的指导。研究得到了广西森林生态与保育重点实验室、广西高校亚热带森林培育与利用重点实验室、国家林业和草原局中南速生林栽培管理重点实验室的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s00344-024-11545-y