植物体内“存粮”奥秘揭示

植物如何在不同器官中分配光合作用产生的糖、淀粉等养分？记者15日从中国科学院植物研究所获悉，来自该所等单位的科研人员揭开了植物体内“存粮”的奥秘。这一“存粮”策略主要不是由当前环境决定的，而是由它们漫长的进化历史主导。相关研究成果在线发表于《自然-生态与进化》杂志。

植物通过光合作用制造的非结构性碳水化合物，是其生长、呼吸和抵御逆境的重要物质基础。简单来说，植物的叶片像“食品加工厂”，负责生产养分；而茎和根则像“仓库”，负责储存。然而，光合作用产生的养分在不同器官中究竟如何分配，科学界一直没搞清楚。

进化历史驱动了植物非结构性碳变异和碳存储策略（中国科学院植物研究所供图）

此次，科研人员构建了覆盖全球1016个地点、2041个物种、近3万条观测数据的数据库，系统分析了植物不同器官中这类养分的分布规律。研究发现，植物叶片中的养分含量随纬度升高而增加，茎和根中的含量则随纬度升高而减少。水分、温度和辐射等因素对这一空间分布格局起到了调节作用。

更引人关注的发现来自进化层面。研究显示，非结构性碳水化合物在叶片和茎根中的进化方向截然相反：叶片中的含量随进化时间增加而升高，茎和根中的含量反而下降。裸子植物等出现时间更早的类群，倾向于在叶片中积累更多养分，而在茎和根中储存更少。随着植物不断演化，后代类群逐渐将更多的养分“下移”储存至茎和根中。进一步定量分析表明，植物储存养分的行为，并非只是对环境胁迫的被动响应，更大程度上是由其进化历史所塑造的碳储存策略决定的。

“这项研究深化了我们对植物碳分配机制的理解。”通讯作者、中国科学院植物研究所研究员严正兵表示，将植物进化信息和器官特异性碳储存策略纳入全球动态植被模型，对于准确预测气候变化背景下的植被碳动态具有重要意义。