植物非结构性碳水化合物变异的新机制获揭示
近日，中国科学院植物研究所研究员严正兵团队与合作者揭示了进化历史驱动植物非结构性碳水化合物变异的新机制。相关研究成果发表于国际学术期刊Nature Ecology & Evolution。
植被碳库受到植物碳同化与碳利用之间的平衡调控。植物通过调控非结构性碳水化合物（NSC）的器官分配策略来缓冲光合碳供应与生长、呼吸、渗透调节等碳需求之间的不平衡，在应对环境的胁迫干扰。然而，目前对于不同器官NSC变异的空间显式格局尚不清楚，对于NSC变异是由当前环境条件驱动、还是受到植物进化历史主导仍未得到定论。
针对上述问题，研究团队构建了一个涵盖全球1016个站点、2041个物种、29386个观测值的植物生长季NSC数据库，在全球尺度上系统揭示了植物叶、茎、根器官特异性NSC的全球变异格局与驱动因素。
研究人员发现，NSC在叶片中含量随纬度升高而增加，而在茎和根中则随纬度升高而下降，这种空间分布的差异主要受到水分、温度和辐射的差异化调控。系统发育分析发现，非结构性碳水化合物含量在不同器官呈现出截然相反的进化趋势，在叶片中含量随进化分歧时间增加而上升，在茎和根中含量则下降。越早分歧的植物类群，倾向于积累更高的NSC在叶片中，储存更少的NSC在茎和根中。
通过进一步分析，研究人员发现，植物进化历史主导了全球NSC的大部分变异，远超当前环境条件所贡献的解释率。这些结果表明，植物NSC储存并不仅仅是对环境胁迫的被动响应，还受到进化历史形成的碳储存策略的主导。
该研究深化了对植物NSC变异机制的认识，强调在全球动态植被模型纳入植物进化信息和器官特异性碳储存的必要性，为预测气候变化下的植被碳动态提供了实证数据与理论支撑。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41559-026-03129-8
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