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平台与陕西科技大学在植物叶片的同位素领域合作 成果发表在SCI杂志
发布时间: 2020-08-03 16:55:45

       我所仪器共享平台与陕西科技大学在植物叶片的同位素领域进行技术合作,相关研究成果在SCI杂志《rapid communications in mass spectrometry》(质谱学快速通讯)上发表。文章名称为:Leaf transition from heterotrophy to autotrophy is recorded in the intraleaf C, H and O isotope patterns of leaf organic matter(叶内有机质碳、氢、氧同位素模式记录了叶从异养向自养的转变)。该研究发现,植物叶片—纤维素和蜡质C、H和O同位素组成的空间分布样式真实记录了叶片从异养向自养的过渡

       记录在叶片-纤维素和蜡质中C、H和O同位素组成(13C/12C, 2H/1H and 18O/16O)是可靠的气候、环境和代谢指标。然而解释这些同位素记录却非易事,原因在于,叶片是植物唯一在完整生命周期中经历完全异样到完全自养的器官,其合成的-纤维素和蜡质包含异养和自养贡献,后者相对于前者对环境变化更为敏感。因此,必须定量自养和异养阶段对叶片有机质合成的贡献,才能彻底释放叶片有机质同位素组成的气候、环境和代谢指示潜能。虽然离体培养叶绿体这一营自养的光合器官和线粒体这一营异养的呼吸器官能够获得自养和异养合成过程中的同位素分馏的定量数值,但无法模拟完整叶片真实成长,而通过采集代表不同发育阶段的不同叶片间接获得不同发育阶段叶片有机质同位素组成也非理想途径,因为不同叶片获得的异养碳源和水分来源可能不同。

       为了解决这一挑战性科学问题,我所仪器平台与陕西科技大学周友平博士团队合作,充分利用香蕉叶片面积大,蜡质堆积厚,异养和自养过渡肉眼可识别的优势,采用高空间分辨率采样,获得叶片水分(H和O)、-纤维素(C、H和O)和蜡质(H)同位素组成空间分布样式,并在此基础上构建了-纤维素和蜡质同位素组成的异养、(光合)自养和光合异养三元线性混合模型,成功解析三种营养模式的各自贡献。通过对比温室生长的未成熟及成熟叶片及野外成熟叶片同位素分布样式,获得如下发现和认识:1)叶片a-纤维素和蜡质展现出与成长阶段高度依赖的C、H和O同位素空间分布样式;2)温室成长的叶片-纤维素只有20%来自自养,而叶片蜡质则有60%来自自养,野外成熟叶片蜡质几乎全部来自自养;3)叶片自养合成的-纤维素记录的气候、环境和代谢信息被异养阶段合成的-纤维素严重稀释;基于控制生长实验建立的蜡质H同位素组成和环境因子之间的定量关系不一定可靠。

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