关于次级叶脉中韧皮部汁液生成依赖于光合作用的实验证据

《Plant, Cell & Environment》：Experimental Evidence for Photosynthetic Dependency of Phloem Sap Generation in Minor Veins

植物光合作用对韧皮部糖浓度和流速的影响研究显示，糖浓度随光合速率提升而缓慢增加（0.01-1 mol/L），流速保持0.2-0.6 mm/s稳定，这可能与木质部-韧皮部导度、膨压及渗透压的动态平衡有关。

　　

摘要

控制植物光合作用和初级生产的因素包括决定光合活性的参数，以及物质运输和分配的特性。实际上，韧皮部的装载活动、韧皮部汁液的重新分配和流动速度也被认为是植物碳吸收过程中的关键因素。然而，令人惊讶的是，关于韧皮部汁液特性（如糖浓度和流动速度）如何受光合速率调控的信息几乎不存在。在本研究中，我们通过结合气体交换实验和同位素标记技术，监测了在不同二氧化碳浓度（CO₂）条件下光合产物输出速率的变化。我们利用了一个 compartmental isotope model（分区同位素模型）来估算韧皮部糖分的总量，从而推算出汁液的浓度和流动速度。结果表明，随着光合速率和输出速率的增加，韧皮部糖浓度上升得相对较慢（从非常低的水平上升到约1 mol L^-1），而汁液的流动速度则基本保持不变（在0.2–0.6 mm s^-1的范围内）。这一现象可以通过一个简单的一维模型来解释：在光合速率固定的情况下，韧皮部汁液的流动处于稳态，这种稳态反映了木质部与韧皮部之间的水分传导能力、膨压以及由于装载作用产生的渗透压之间的平衡。此外，我们的研究还发现，韧皮部汁液的成分并非恒定不变，而是会根据叶片的物质输出需求进行调整，从而即使在二氧化碳浓度很低的情况下也能维持汁液的流动。

利益冲突

作者声明不存在任何利益冲突。Guillaume Tcherkez 是《Plant Cell & Environment》期刊的编委会成员，也是本文的合著者。为避免偏见，他在与本文的发表相关的所有编辑决策过程中被排除在外。