植物光合作用主要有三種途徑：C3途徑、C4途徑和CAM途徑?。不同于C3植物，C4植物具有獨(dú)特的葉片解剖學(xué)特征和光合作用機(jī)制，能夠高效利用CO2使其具有高光合速率和高水分利用效率等顯著優(yōu)勢。因此，C4植物與C3植物在資源權(quán)衡策略(trade-off)上可能存在顯著差異。這種權(quán)衡策略可以體現(xiàn)在葉片經(jīng)濟(jì)學(xué)譜(leaf economics spectrum)上，即一端是具備“快速投資-收益”能力(fast strategy)的葉片，而另一端則是具有“緩慢投資-收益”能力(slow strategy)的葉片。在C4光合作用被發(fā)現(xiàn)的60多年時(shí)間里，大多數(shù)的研究聚焦于光合作用和抗逆性，對C4植物資源權(quán)衡策略的研究相對較少。

中國科學(xué)院華南植物園聯(lián)合多位國際知名的植物生理學(xué)和生態(tài)學(xué)專家，首先系統(tǒng)綜述了C4植物的光合作用機(jī)制和高效的水分養(yǎng)分利用效率。再次，基于前期同質(zhì)園的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳細(xì)對比了C4和C3植物葉片功能性狀及其相關(guān)關(guān)系的差異，并利用全球植物功能性狀數(shù)據(jù)庫TRY，構(gòu)建了包含89種C4草本植物和1444種C3草本植物的葉片經(jīng)濟(jì)學(xué)譜數(shù)據(jù)集，通過數(shù)據(jù)集的深入分析，闡明了C4植物的資源權(quán)衡策略及其生態(tài)適應(yīng)性。最后，對C4植物在未來氣候變化背景下的響應(yīng)和適應(yīng)潛力以及對全球變化模型的貢獻(xiàn)進(jìn)行了展望。

相關(guān)研究成果以“C4 photosynthesis, trait spectra and the fast-efficient phenotype”為題，近期以Tansley Review發(fā)表在國際知名植物學(xué)期刊New Phytologist(《新植物學(xué)家》)上。著名植物生態(tài)學(xué)家、科羅拉多大學(xué)杰出教授、Oecologia前主編Russell Monson教授和中國科學(xué)院華南植物園李帥研究員為論文的共同第一作者。論文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/nph.70057

圖1. C3和C4植物葉片功能性狀相互關(guān)系的比較