由进化与环境驱动的叶片氮分配全球格局

《Nature Communications》：Global spectrum of leaf nitrogen allocation driven by evolution and environment

　　

摘要

在气候变化背景下，陆地碳吸收受到氮（N）可利用性的显著限制。虽然植物可以通过灵活的叶片氮分配来缓解这一限制，但此类分配的全球模式仍知之甚少。本研究通过分析涵盖98个科、520个维管种子植物物种的全球数据集，发现植物平均将38.7%的叶片氮分配至光合组分（包括Rubisco、生物能学和光捕获机制），13.1%分配至细胞壁。叶片氮分配模式呈现出显著的演化转变：早期分歧的植物优先将氮投资于细胞壁，而近期演化出的物种则将更多氮分配至光合作用。该模式从根本上受演化历史制约，并进一步受近期环境因素的影响，最终导致叶片氮分配在光合组分与细胞壁之间存在权衡关系。这种权衡关系完善了叶经济谱理论，表明保守策略物种偏好结构投资（细胞壁），而获取策略物种优先代谢收益（光合作用）。这些发现表明，纳入谱系特异性氮分配策略可改善对全球植被响应养分限制和气候变化的预测。