版納植物園等揭示植物葉片“設計”規律的古老性

　　葉片功能特征的發育需要遵循一定的規律，比如壽命較長的葉片因為在結構和韌性上的投入較多，在光合作用上的投入就會相對較少，從而導致其較弱的光合作用能力。但是這些規律是否在不同的地質歷史時期都相同，是否適用于所有的植物類群之前還不確定。中國科學院西雙版納熱帶植物園植物生理生態學研究組已畢業博士研究生章永江攻讀博士學位期間在導師曹坤芳研究員的指導下，與合作者們通過研究植物界的活化石蘇鐵探討了這個問題。

　　蘇鐵類植物是現存最古老的種子植物，是中生代（恐龍時代）生態系統中的優勢植物類群。并且，現存蘇鐵物種和化石物種具有較高形態上的相似性，其結構對氣候變化幾乎沒有響應。因而，了解現存蘇鐵類植物的生理特征和葉片功能發育中所遵循的規律將為了解葉片“設計”規律的古老性，以及模擬古生態系統功能和過程提供依據。為此，研究人員測定了種植在版納植物園和深圳仙湖植物園中的3科9屬33種蘇鐵類植物的葉片結構、光合作用能力、水分運輸能力和葉片養分含量。結果表明，現存蘇鐵類植物葉片結構和生理的種間差異相當大，其葉片“設計”的總體規律和被子植物一致。因而，當前植物葉片功能特征發育所遵循的規律可能在中生代就已經存在。該研究還發現蘇鐵類植物的葉片水分運輸能力、光合能力、養分利用效率比被子植物低，這可能是其后期在和被子植物競爭中失利的一個原因。此外，該研究也發現葉片鐵元素含量在很大程度上決定了蘇鐵葉片的光合作用能力，支持了“蘇鐵喜鐵”的中國傳統說法。

　　該研究結果擴展了人們對植物葉片功能特征發育中所受限制的認識，表明盡管這一重要孑遺植物類群在生理上存在一些特殊性，其葉片“設計”規律同其它植物類群總體一致。相關成果以Extending the generality of leaf economic design principles in the cycads, an ancient lineage 為題發表在New Phytologist 上，該研究得到國家自然科學基金資助。