喀斯特適生植物無機碳利用研究取得進展

　　喀斯特適生植物在應對逆境下的氣孔關閉時，常常采取“緊急出路”，利用來自根部的碳酸氫根離子，來解決光合機構“空載”危機。交替利用來自空氣中的二氧化碳和來自土壤的碳酸氫根離子，是植物適應喀斯特逆境的重要機制之一。中國科學院地球化學研究所研究員吳沿友課題組成功開發了雙向同位素示蹤培養技術，解決了植物碳酸氫根離子利用份額的定量問題。例如，在遭受滲透脅迫時，喀斯特適生植物喜樹對來自根際的無機碳的利用比例可達20%左右。但是，這些來自根部吸收的可溶性無機碳（DIC）是否只參與光合同化過程呢？還是另有其他作用和功能，吳沿友課題組對此進行了深入研究。

　　最近，吳沿友課題組同樣以喜樹為研究對象，利用10%13C（NaHCO3）標記技術追蹤短期內剛吸收的碳酸氫根離子在各器官的分配，并研究其對植物體內的主要光合產物（非結構性碳水化合物，NSC）的影響。研究發現：喜樹各器官的NSC含量均在24h內顯著增加，隨后在72h只有莖內NSC含量出現下降，而根系NSC含量的變化程度比莖和葉片小得多；隨著標記時間的增加，各器官NSC的δ13C受顯著影響，并且根系要比莖和葉片更偏正；另外，NSC中的淀粉的δ13C比可溶性碳水化合物偏正，根系中的淀粉的δ13C更高，達-4.70‰；通過同位素混合模型計算出碳酸氫根離子對根系新形成的NSC含量的貢獻比例為0.24%。上述研究結果表明：碳酸氫根不僅向光合器官貢獻新的NSC，同時也刺激了植物體各器官NSC庫的增加。該研究拓展了人們對植物各器官NSC快速響應碳酸氫根的認識。

　　上述研究成果以Bicarbonate stimulates nonstructural carbohydrate pools of Camptotheca acuminata 為題發表在國際植物生理期刊Physiologia Plantarum上。

　　該研究受國家自然科學基金（U1612441）和國家重點研發計劃（2016YFC0502602）的資助。