森林植物葉片對碳的吸收與釋放在全球大氣組分平衡中扮演著重要角色，大氣組成的變化反過來又影響地球表面溫度。地球系統模型（Earth System Models，ESMs）通常被用來預測陸地生態系統和大氣系統在當前和未來碳通量變化及相互反饋。ESM 模型中陸地表面組分（碳通量組成）十分依賴於如何理解環境因素（如溫度）影響葉片水平的碳同化過程。全球變暖正在導致一個較高的平均日間溫度，這在很多生物群系中的效應正在體現出來，那麼在植被生態系統中植物在光飽和條件下的淨光合速率（Anet）如何響應持續的日間溫度變化即其適應（馴化）程度及內在機制還一直未得到充分的研究。而這個研究對於無論目前還是未來升溫情境下熱適應對植物功能的重要性是一個關鍵的知識空白，也限制著地球系統模型（ESM模型）的預測精度和實現程度。
眾所周知，當植物經受較高的生長溫度時，其生理狀況、結構、生化調節都能影響最理想光合溫度Topt或者改變其光合能力，雖然無論是來自熱帶還是溫帶（不同熱起源）的植物都會產生適應，但其適應的程度因物種和功能型而有不同（Xiang et al.2013）。如在目前涵蓋了多個生物群系和生境條件的70個相關研究中的150種植物中的76種隨著溫度升高其光合理想溫度增高或者達到淨光合靜態平衡（建設性熱調節，增益性調節），而其他74個物種在高溫時淨光合速率下降（減損性熱調節）；並且，常綠樹種增益性熱調節響應的僅為全部案例的36%，低於C3草本、C4植物和落葉樹種，也更顯示解釋其內在機制的迫切性。目前應用最廣泛的C3植物光合作用生化模型(Farquhar et al. 1980)的三個階段（CO2固定酶(Rubisco)受限階段、RuBP再生受限階段、TPU受限階段）的內在生理生化機制都與CO2濃度和植物的生長溫度（Tgrowth）相關且可能影響光合馴化（適應）的程度和趨勢。而目前ESMs 模型只是用Vcmax（最大碳同化速率)和氮之間的一個固定的關係簡單估算植物的光合能力。因此，作為陸地生態系統主要生產力和全球大氣循環關鍵生態系統的熱帶和溫帶森林物種，探究其對光合馴化/適應的內在生理生態機制並採用精確的模型是能成功解決以上問題的關鍵。
中國科學院成都生物研究所生態研究中心副研究員向雙與澳大利亞國立大學合作，分析模擬了10種森林植物（6種溫帶植物和4種熱帶植物）的光合作用能力對多個生長溫度的響應模型。根據這些植物起源地的溫度狀況將他們分別置於三種不同的日間溫度格局進行熱適應和冷適應，然後對每個生長溫度和共同生長溫度（25°C）進行CO2-Anet響應曲線模擬，計算RuBP 最大羧化速率 (Vcmax)和最大電子傳遞率(Jmax)，並提取CO2固定酶Rubisco的豐度，測定其葉綠素含量、氮含量以及葉比重等葉片功能屬性指標。研究結果揭示CO2固定酶(Rubisco)含量變化是決定熱帶與溫帶（溼潤）森林樹種的光合過程對高溫適應性馴化的關鍵：所有物種的葉比重都隨著溫度升高而降低，25°C的最大羧化速率(Vcmax25)隨著生長溫度Tgrowth呈線性下降，伴隨著單位面積上的葉片蛋白質含量和羧化酶（佔全氮）百分比的下降；羧化酶的下降使得最大碳同化速率Vcmax和淨光合速率Anet下降從而限制了葉片在高溫生境下的生長，這也使得目前廣泛使用的模型不能很好地預測光合作用實際狀況，因為目前的模型沒有考慮在雨林樹種長溫度變化對Rubisco豐度的調節作用。因此該文提出一種新模型闡明因為溫度調節導致Vcmax25下降使得Anet降低的效應，彌補了目前光合熱馴化模型不能考慮溫度對Vcmax25的敏感性而導致的研究空白。
該研究為中科院成都生物所與澳大利亞國立大學的合作研究成果，該研究獲得中科院公派留學基金、國家自然科學基金（No. 31000290，31370594）的資助。研究成果以Strong thermal acclimation of photosynthesis in tropical and temperate wet-forest tree species: the importance of altered Rubisco content 為題發表於國際生態學期刊Global Change Biology(2017)。（來源：中科院成都生物研究所）
溫帶和熱帶溼潤森林植物在不同生長溫度下淨光合速率An-Cc（葉綠體中CO2分壓）的模型關係
最大羧化速率Vcmax和電子傳遞效率Jmax對不同生長溫度格局的響應曲線（以25℃為基準表示）
Rubisco含量在長期和短期光合熱馴化中的作用
控溫實驗光合測量（Anopterus glandulosus）
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