华南植物园阐述C4植物的生理学和生态学重要功能

　　

植物光合作用主要有三种途径：C₃途径、C₄途径和CAM途径?。不同于C₃植物，C₄植物具有独特的叶片解剖学特征和光合作用机制，能够高效利用CO₂使其具有高光合速率和高水分利用效率等显著优势。因此，C₄植物与C₃植物在资源权衡策略（trade-off）上可能存在显著差异。这种权衡策略可以体现在叶片经济学谱（leaf economics spectrum）上，即一端是具备“快速投资-收益”能力（fast strategy）的叶片，而另一端则是具有“缓慢投资-收益”能力（slow strategy）的叶片。在C₄光合作用被发现的60多年时间里，大多数的研究聚焦于光合作用和抗逆性，对C₄植物资源权衡策略的研究相对较少。

中国科学院华南植物园联合多位国际知名的植物生理学和生态学专家，首先系统综述了C₄植物的光合作用机制和高效的水分养分利用效率。再次，基于前期同质园的实验数据，详细对比了C₄和C₃植物叶片功能性状及其相关关系的差异，并利用全球植物功能性状数据库TRY，构建了包含89种C₄草本植物和1444种C₃草本植物的叶片经济学谱数据集，通过数据集的深入分析，阐明了C₄植物的资源权衡策略及其生态适应性。最后，对C₄植物在未来气候变化背景下的响应和适应潜力以及对全球变化模型的贡献进行了展望。

相关研究成果以“C₄?photosynthesis, trait spectra and the fast-efficient phenotype”为题，近期以Tansley Review发表在国际知名植物学期刊New Phytologist（《新植物学家》）上。著名植物生态学家、科罗拉多大学杰出教授、Oecologia前主编Russell Monson教授和中国科学院华南植物园李帅研究员为论文的共同第一作者。论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.70057

图1. C3和C4植物叶片功能性状相互关系的比较