改进的Rubisco限制光合作用模型的温度反应函数

摘要 预测叶片光合作用的环境响应是许多未来全球碳循环和陆地生物圈变化模型的核心。Farquhar等人（Planta 149, 78–90, 1980）提出的C3光合作用稳态生化模型为这些大规模预测提供了基础；但当前参数化应用模型的一个弱点是无法准确预测自然环境中显著光合作用发生的温度范围内的碳吸收。该模型中使用的温度函数基于在有限温度范围内进行的体外测量，并需要对体内条件做出几个假设。由于在自然稳态条件下，光合作用速率通常受到Rubisco（核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/氧化酶）的限制，因此不同温度下预测Rubisco动力学特性的函数的不准确可能导致显著误差。在本研究中，使用仅含有10%正常Rubisco水平的转基因烟草，在广泛的CO2浓度范围内测量Rubisco限制的光合作用。从在广泛温度范围、CO2和O2浓度下CO2吸收速率的反应中，估算了Rubisco动力学特性的温度函数。这些函数与以前发表的函数有很大不同。这些新函数随后用于预测柠檬的光合作用，并发现它们忠实地模拟了观察到的温度反应模式。同时，与已发表的C3光合作用温度反应也有密切对应。结果表示在广泛温度范围（10–40°C）内建模叶片光合作用的能力得到了改善，这对于预测陆地C3系统的碳吸收是必要的。