光呼吸与一碳代谢的碳通量关联：基于13CO2标记的非稳态代谢流分析

【编辑推荐】研究人员通过13CO2标记和非稳态代谢流分析(INST-MFA)，首次量化了拟南芥叶片中光呼吸与C1代谢的碳通量关系。研究发现5.8%的同化碳通过丝氨酸进入C1代谢，且该通路受氧气浓度调控，为理解植物应对气候变化的代谢适应机制提供了新视角。

　　

这项突破性研究像"代谢侦探"般追踪了植物叶片中两个核心代谢网络的秘密对话。科学家们给拟南芥(Arabidopsis thaliana)喂食特殊的¹³碳标记二氧化碳(¹³CO₂)，运用前沿的非稳态代谢流分析技术(INST-MFA)，精确捕捉到光呼吸(photorespiration)这个"碳循环亚军"与一碳代谢(C₁ metabolism)之间的分子交易记录。

实验设计充满巧思——通过调节氧气浓度这个"代谢开关"，研究人员发现约5.8%的光合固碳会通过丝氨酸(serine)这个"分子货币"流入C₁代谢银行。当降低氧气浓度限制光呼吸时，这条隐秘的碳输送管道就会显著收缩。

这些发现不仅绘制出植物代谢网络的"交通路线图"，更暗示随着大气CO₂浓度升高导致光呼吸减弱，可能会影响植物C₁代谢这个涉及表观遗传调控和抗逆反应的重要系统。该研究为预测气候变化下的植物适应性提供了关键的代谢理论基础。