源-库转运对光合作用的限制机制及其生态生理学意义

《Plant Physiology》：Source-sink transport as a constraint on photosynthesis and a driver of ecophysiological patterns

　　本研究探讨了维管植物中源-库糖分转运对光合作用的限制作用。研究人员提出了"转运-固化能力差异"(Δ transport-fixation)概念，揭示了当光合作用超过转运能力时，植物会通过调节非结构性碳水化合物(NSCs)储存、应对生物/非生物胁迫等机制进行适应。该研究为理解木本植物的碳分配策略及环境响应提供了新视角。

　　

维管植物中糖类物质从自养器官向异养器官的运输过程，对光合作用构成了重要的潜在限制。现有证据表明，某些物种的光合作用活性常常超过其转运能力，这种现象被研究者定义为转运-固化能力差异(Δ transport-fixation)。该差异使植物在光合调节、非结构性碳水化合物(NSCs)储备分配以及生物/非生物胁迫响应等方面面临多重挑战。

以长叶针叶树的针叶和柑橘类植物的枝条为例，它们的光合产物产生量均超过了从叶片（针叶树）或枝条（柑橘）的输出能力。在这两种情况下，Δ transport-fixation 会引发基于源器官相对于库器官位置的装载竞争，导致部分叶片或叶片区域积累更多的NSCs储备，直到环境条件缓解这种源内竞争。值得注意的是，虽然光合作用会响应源库比调控而上调，但茎秆转运能力似乎保持不变，这暗示着转运系统可能已接近其最大容量，或者存在限制性缓冲机制。

对于常绿果树而言，这种机制使得大量碳水化合物储存在未来库器官（如枝梢顶端）附近，这些部位的新梢会在短期内快速生长。目前尚不清楚Δ transport-fixation 在作为地球重要碳汇的木本物种中有多普遍，这一现象可能对其环境适应能力构成重大挑战。研究进一步探讨了Δ transport-fixation 所带来的生理权衡、其生态生理学意义以及未来研究的重要方向，包括深入理解Δ transport-fixation 与植物胁迫耐受机制需求之间的内在联系。