一、课题来源与背景 本项目来源于黑龙江省科学院。 本项目为黑龙江省院所基本应用技术研究专项，是结合生态学省级领军人才梯队的重点研究方向--湿地全球变化生态而设立的，通过项目的研究旨在加强人才培养、拓宽研究范围并加深梯队的理论研究水平。 二、研究目的与意义 随着近年来大气中CO2浓度急剧增加，人们对CO2浓度升高对植物光合作用影响开始关注。CO2排放量的增加不仅加剧了地球上的温室效应，也将改变全球生态系统中碳的平衡。CO2浓度增加对植物生长的影响也会呈现增加的趋势。因此，研究植物对CO2浓度升高响应和适应是揭示全球变化下陆地植被系统碳平衡和碳循环的关键环节，对生产实践也具有重要的指导意义。 全球变化引起不同植被类型对CO2浓度升高响应成为近几年的研究热点。湿地在陆地和全球碳循环中起到重要作用并且与全球气候变化关系密切，表现出高度敏感。因此，研究湿地植被对CO2浓度升高响应的适应机制意义重大。 三江平原是我国面积最大、分布最集中的沼泽湿地区，不仅是世界上最大最重要的湿地之一，亦是世界少见的内陆平原湿地，是一块具有重要代表性和具有国际意义的湿地生态系统。小叶章是三江平原典型草甸、沼泽化草甸的建群植物和优势植物，沼泽植被中的优势种、亚优势种或重要的伴生种。 本研究以小叶章叶片为研究对象，研究长期CO2倍增对小叶章光合蛋白产生的影响及相关功能基因验证，分析小叶章差异表达光合蛋白，并克隆出重要光合蛋白编码的基因，试图探讨小叶章在长期高CO2浓度下可能的光合适应机理，以其揭示植物光合作用对CO2浓度升高的响应机制，并为湿地生态系统对全球变化的生态适应过程提供一定理论依据。 三、主要论点与论据 研究发现，CO2浓度升高对影响植物的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用。一些与这些生理功能相关的重要参数都对CO2浓度升高有所响应。我们前期研究发现，长时间生长在高浓度CO2下会使小叶章光合能力下降，出现了光合适应现象。这种现象产生的机理尚无定论。 植物响应外界环境变化信号需要涉及大量的调控酶，这些酶相互作用，非常复杂，是信号转导机制和其他生物分子的组成部分。但是单独的一个基因无法预测相应蛋白质的表达时间、位点及表达水平。而且mRNA需要经过翻译后修饰才可以表达出蛋白丰度。蛋白质直接负责细胞功能和表型，也是植物各种代谢过程包括对外界信号响应的执行者。因此将蛋白质组学分析与转录组和基因组相结合，可以为揭示植物响应CO2浓度升高的反应机制提供极佳机会。 四、创见与创新 目前除了拟南芥和水稻，还未见其他植物关于利用蛋白质组学研究植物响应CO2浓度升高的相关报道，针对小叶章研究的报道也多集中在生态学方面。本项目利用蛋白质组学分析探讨小叶章对CO2浓度升高响应的分子机理，并克隆出小叶章固碳途径关键酶基因片段，为湿地生态系统对全球变化的生态适应过程提供理论依据。 五、社会经济效益及存在的问题 项目研究成果揭示了高浓度CO2条件下，植物发生光合适应的分子机理，为植物适应全球变化研究提供参考数据，对研究植物光合对全球变化适应过程和机制具有重要的科学价值。 项目研究成果可以通过分子育种途径，改善重要农作物光合作用以提高其光合效率，实现农作物产量的增加。还可为政府决策提供科学参考，为高校与公益性研究院所开展科学研究提供基础理论依据。 存在问题：目前的研究属基础理论研究范畴，还没有开展湿地应用等方面的工作。

黑龙江省科学院自然与生态研究所

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。