光合作用是植物生长的基础，探讨光合作用的调控机理是应对粮食危机和提高森林碳汇的重要途径。中国科学院昆明植物研究所张石宝研究员专题组长期从事植物光合生理研究，近期在Trends in Plant Science和Plant Physiology发表研究成果分别探讨了光呼吸的重要性以及常绿和落叶树种光合功能性状分化的养分基础。光呼吸是仅次于卡尔文循环的第二大光依赖通量，涉及氧气消耗和二氧化碳释放。光呼吸需要大量的能量（ATP）和还原力（NADH和NADPH），使其成为叶片能量转换的中心枢纽。近日，该团队的黄伟副研究员应邀在植物学顶尖期刊Trends in Plant Science发表了题为Photorespiration –emerging insights into photoprotection mechanisms的文章。论文首先阐述了光呼吸在光合作用代谢及光保护中的作用，然后强调了光呼吸在防止叶绿体ATP合成酶的负反馈和植物动态光合中的重要作用（图1）。最后提出未来的研究需要一个综合的方法，通过设计合理的策略以提高作物生产力，这对于应对未来的气候变化和粮食危机至关重要。在热带和亚热带森林中，常绿和落叶阔叶树种在冠层中上层占据主导地位，对森林生产力贡献最大。与常绿树种相比，落叶树种需要在相对较短的生长季节内完成足够的物质积累，这种差异与它们在叶片构造和光合作用策略上的差异有关，但是关于常绿和落叶树种光合功能性状分化的养分基础并不清楚。近期，该团队的研究发现，落叶树种较高的光合能力与其氮分配策略有关，落叶树种通过将更高比例的氮分配到光合机构来提高其光合能力，而磷和钾对光合作用的限制作用在落叶树种中更为明显。叶片碳氮比（C/N）是反映常绿和落叶树种光合功能性状分化的重要指标，其对光合作用特征的预测能力优于比叶重（LMA）。该研究以Leaf nutrient basis for the differentiation of photosynthetic traits between subtropical evergreen and deciduous trees为题，在线发表在国际植物学期刊Plant Physiology上。该团队已毕业硕士研究生石麒为论文第一作者，张石宝研究员和黄伟副研究员为该论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、中国科学院“西部之光”西部青年学者和云南省科技厅等项目资助。图2 常绿和落叶树种光合功能性状分化的养分基础模式图![]()
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