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華南植物園闡述C4植物的生理學和生態(tài)學重要功能
植物光合作用主要有三種途徑：C3途徑、C4途徑和CAM途徑?。不同于C3植物，C4植物具有獨特的葉片解剖學特征和光合作用機制，能夠高效利用CO2使其具有高光合速率和高水分利用效率等顯著優(yōu)勢。因此，C4植物與C3植物在資源權衡策略(trade-off)上可能存在顯著差異。這種權衡策略可以體現(xiàn)在葉片經(jīng)濟學譜(leaf economics spectrum)上，即一端是具備“快速投資-收益”能力(fast strategy)的葉片，而另一端則是具有“緩慢投資-收益”能力(slow strategy)的葉片。在C4光合作用被發(fā)現(xiàn)的60多年時間里，大多數(shù)的研究聚焦于光合作用和抗逆性，對C4植物資源權衡策略的研究相對較少。
中國科學院華南植物園聯(lián)合多位國際知名的植物生理學和生態(tài)學專家，首先系統(tǒng)綜述了C4植物的光合作用機制和高效的水分養(yǎng)分利用效率。再次，基于前期同質(zhì)園的實驗數(shù)據(jù)，詳細對比了C4和C3植物葉片功能性狀及其相關關系的差異，并利用全球植物功能性狀數(shù)據(jù)庫TRY，構建了包含89種C4草本植物和1444種C3草本植物的葉片經(jīng)濟學譜數(shù)據(jù)集，通過數(shù)據(jù)集的深入分析，闡明了C4植物的資源權衡策略及其生態(tài)適應性。最后，對C4植物在未來氣候變化背景下的響應和適應潛力以及對全球變化模型的貢獻進行了展望。
相關研究成果以“C4 photosynthesis, trait spectra and the fast-efficient phenotype”為題，近期以Tansley Review發(fā)表在國際知名植物學期刊New Phytologist(《新植物學家》)上。著名植物生態(tài)學家、科羅拉多大學杰出教授、Oecologia前主編Russell Monson教授和中國科學院華南植物園李帥研究員為論文的共同第一作者。論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.70057
圖1. C3和C4植物葉片功能性狀相互關系的比較
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