两栖植物水蓑衣(Hygrophila difformis)叶片水下碳吸收的生化与解剖特征解析及其生态适应机制

【编辑推荐】来自国际团队的研究揭示了异叶型两栖植物水蓑衣(H. difformis)通过碳酸酐酶(CA)激活HCO3 – 利用机制及表皮细胞壁厚度减薄等解剖学适应，显著提升低溶解无机碳(DIC)环境下的水下光合效率，为水生植物碳汇机制及洪水胁迫适应研究提供新见解。

　　

这项研究深入解析了异叶型两栖植物水蓑衣(Hygrophila difformis)的奇妙适应策略。当这种植物从陆地环境转入水下时，其陆生叶会转化为"水下陆生叶(ST叶)"，而直接在水下发育的则是"水下叶"。令人惊叹的是，两者都进化出独特的碳捕获方案：通过激活碳酸酐酶(carbonic anhydrase, CA)将水中HCO₃
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转化为CO₂
，同时进行精密的"瘦身改造"——ST叶和水下叶的栅栏细胞壁变薄，水下叶更是将表皮角质层和细胞壁厚度削减到极致。这些变化如同给叶片装上了"高速碳通道"，使CO₂
能更快从细胞间隙扩散到叶绿体。特别有趣的是，水下叶在低DIC环境下展现出最强光合能力，ST叶次之，这揭示了两栖植物应对洪水胁迫的渐进式适应策略。该发现为理解植物水生适应进化提供了活体教科书般的案例。