河南农业大学教授以通讯作者身份发表Nature Plants

近日，河南农业大学林学院孔德良教授团队在国际植物学顶级期刊《Nature Plants》上发表了题为Molecular-level carbon traits underlie the multi-dimensional fine root economics space”的研究论文。该研究首次报道了植物根系分子水平碳性状的变异格局，揭示了这种分子水平碳性状在塑造细根多维经济空间中的重要作用。

细根是植物执行吸收功能的主要器官，是陆地植物生长发育的基础。根系性状变异巨大，目前公认根系中存在由“根经济学谱维度”和“菌根协作维度”构成的细根经济空间。该性状空间是根系研究中里程碑的成果，已成为根系结构与功能研究的主流范式。然而，我们对细根经济性状空间的形成机制，尤其是分子水平的机制仍然十分匮乏。

碳是构成陆地植物基本骨架的关键元素。长期以来，人们往往关注植物总碳含量，而对其多样的含碳化合物的组成、含量和多样性（即分子水平碳性状）的变异规律及其生态和进化意义知之甚少，尤其是对植物根系而言更是如此。不同的含碳化合物往往具有不同的生理和生态功能；因此，分子水平碳性状更能揭示细根形态和功能的多样性，驱动细根经济性状空间的形成。

研究团队采集了66种热带树木的细根样本，利用 13 C核磁共振（NMR）分析，量化了细根中来源于不同化合物不同官能团的碳组分相对丰度，首次报道了植物根系分子水平碳性状的变异格局，揭示了这种分子水平碳性状在塑造细根多维经济空间中的重要作用（图1）。全球尺度的数据分析表明分子水平碳性状与细根多维经济空间之间的耦合可能是一个普遍现象。这一发现不仅为理解植物根系形态和功能的多样性提供了全新的分子尺度的见解，而且对于理解植物进化、物种共存以及对异质环境的适应性等方面具有重要意义。

图1 分子水平碳性状与细根经济空间耦合关系的示意图

河南农业大学孔德良教授和南方科技大学王俊坚研究员为论文共同通讯作者，南方科技大学环境学院博士后王梦柯为论文第一作者，北京大学莫潇晗、南方科技大学王映辉、河南农业大学杨庆培、北京大学曾辉教授、Paul Kardol教授（瑞典）、Oscar J. Valverde-Barrantes博士（美国）、Nishanth Tharayil教授（美国）、Peter B. Reich教授（美国）、Myrna J. Simpson教授（加拿大）、Joana Bergmann博士（德国）共同参与了此项工作。本研究得到了国家自然科学基金、中原基础研究领军人才基金、广东省基础和应用基础研究基金等的资助。

孔德良教授领衔的根系生态学研究团队，近年来围绕林木根系结构与功能，已经在Nature Plants, Trends in Ecology & Evolution, Nature Communications等国际著名期刊发表一系列原创性成果，应邀担任植物学和生态学领域著名期刊New Phytologist（2024-）, Oikos（2020-）, Plant Diversity（2020-）和Journal of Plant Ecology（2023-）顾问和编委。