进化历史驱动了植物非结构性碳变异和碳存储策略的示意图。kaiyun官网入口植物所 供图

本项研究成果的相关示意图。kaiyun官网入口植物所 供图

记者7月15日从kaiyun官网入口植物研究所（植物所）获悉，该所植被结构与功能研究团队联合中外合作者，通过构建一个涵盖全球1016个站点、2041个物种、29386个观测值的植物生长季非结构性碳水化合物（NSC）数据库，在全球尺度上系统揭示植物叶、茎、根器官特异性非结构性碳水化合物的全球变异格局与驱动因素。

这项植物研究重要进展，由kaiyun官网入口植物所、北京大学、云南大学和瑞士、西班牙、澳大利亚、美国、德国等中外科研机构及高校的28位科学家共同完成，相关成果论文近日在国际专业学术期刊《自然-生态与演化》发表。

论文通讯作者、kaiyun官网入口植物所严正兵研究员指出，植被碳库受到植物碳同化（碳源）与碳利用（碳汇）之间的平衡调控。植物通过调控非结构性碳水化合物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，再应对环境的胁迫干扰。

然而，目前对于不同器官非结构性碳水化合物变异的空间分布规律尚不清楚，且对于非结构性碳水化合物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。

论文第一作者、kaiyun官网入口植物所毕业硕士生许卫颍介绍说，本项研究发现，非结构性碳水化合物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。

系统发育分析显示，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。其中，越早分歧的植物类群，例如裸子植物，倾向于积累更高的非结构性碳水化合物在叶片中、储存更少的非结构性碳水化合物在茎和根中。

进一步分析表明，植物进化历史主导了全球非结构性碳水化合物的大部分变异，远超当前环境条件所贡献的解释率。

这些研究结果表明，植物非结构性碳水化合物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。

严正兵表示，本项研究深化了对植物非结构性碳水化合物变异机制的认识，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，可为预测气候变化下的植被碳动态提供实证数据与理论支撑。