C3、C4 和 CAM CO2 固定植物的氢同位素分馏。

IF 8.3 1区生物学 Q1 PLANT SCIENCES

New Phytologist Pub Date : 2024-08-22 DOI:10.1111/nph.20057

Philipp Schuler, Oliver Rehmann, Valentina Vitali, Matthias Saurer, Manuela Oettli, Lucas A. Cernusak, Arthur Gessler, Nina Buchmann, Marco M. Lehmann

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摘要

有机化合物中稳定同位素比率的测量是植物生态生理学研究中广泛使用的工具。然而，植物碳水化合物中氢同位素值（δ2H）形成过程的复杂性限制了其更广泛的应用。为了研究叶片中水、糖和纤维素之间 2H 分馏的潜在生化过程，我们研究了三种主要的 CO2 固定途径（C3、C4 和 CAM）及其对温度和蒸气压差（VPD）变化的响应。我们发现，不同途径间从水到糖的自养型 2H 分馏（εA）及其对气温和 VPD 变化的响应存在显著差异。C3 植物中强烈的 2H 损耗εA 可能是由光合作用中硫球内 H+ 的产生所驱动的，这一反应在 C4 植物中是空间分离的，而在 CAM 植物中则强烈减弱，从而导致后两种植物中没有 2H 损耗。相比之下，我们发现从糖到纤维素的异养2H分馏（εH）在三种途径中非常相似，可能是由植物的新陈代谢驱动的，而不是由与叶水的同位素交换驱动的。我们的研究为植物碳水化合物中 2H 分馏的生化驱动因素提供了新的见解。

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$Hydrogen isotope fractionation in plants with C3, C4, and CAM CO2 fixation$

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Hydrogen isotope fractionation in plants with C3, C4, and CAM CO2 fixation

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期刊介绍： New Phytologist is an international electronic journal published 24 times a year. It is owned by the New Phytologist Foundation, a non-profit-making charitable organization dedicated to promoting plant science. The journal publishes excellent, novel, rigorous, and timely research and scholarship in plant science and its applications. The articles cover topics in five sections: Physiology & Development, Environment, Interaction, Evolution, and Transformative Plant Biotechnology. These sections encompass intracellular processes, global environmental change, and encourage cross-disciplinary approaches. The journal recognizes the use of techniques from molecular and cell biology, functional genomics, modeling, and system-based approaches in plant science. Abstracting and Indexing Information for New Phytologist includes Academic Search, AgBiotech News & Information, Agroforestry Abstracts, Biochemistry & Biophysics Citation Index, Botanical Pesticides, CAB Abstracts®, Environment Index, Global Health, and Plant Breeding Abstracts, and others.