深入了解二氧化碳水平升高下的苔藓生长可能有利于气候变化模型

大约有12,000种苔藓存在，覆盖了近400万平方英里的地球面积，相当于加拿大的面积，在生态和进化上都具有重要意义。苔藓在保留雨水、减少植物病原体和增加土壤固碳方面发挥着重要作用，从而改善整体土壤健康。

苔藓还可以保护长期的碳储存系统，例如沼泽和永久冻土。苔藓生长越来越多地用于模型中，以提高气候变化预测的准确性。然而，诸如CO2(eCO2)水平升高等关键气候变量对苔藓的影响仍未得到充分研究。

苔藓经历的eCO2水平与大多数陆地植物不同。它们体积小，靠近土壤表面生长，并暴露于土壤有机质分解释放的CO2中。因此，苔藓可能比大多数其他植物暴露在更高水平的CO2中。

与开花植物不同，苔藓不使用气孔进入CO2，​​因此可能较少获得可用的CO2。因此，苔藓将如何响应eCO2、它们是否会从eCO2中受益以及它们的响应与其他陆地植物的不同程度提出了重要且有趣的问题。

唐纳德·丹福斯植物科学丹福斯中心Pandey和Allen实验室的一个合作研究小组解决了这些问题，并证明模型苔藓Physcomitriumpatens(P.patens)通过调整其生长，在CO2升高的条件下获得了三倍的生物量，新陈代谢和生理学。

他们的工作，Physcomitriumpatens对升高的CO2的反应是灵活的，并且由糖和氮可用性之间的相互作用决定，最近发表在《NewPhytogue》杂志上。他们的结果表明，生物量的增加是由于光合作用的改善以及取决于氮和碳可用性的扩散和大量生长之间的生命周期转变的微妙平衡。

“苔藓是维持永久冻土和沼泽等自然长期碳储存系统的主要植被。永久冻土上的苔藓覆盖使它们免受阳光直射并避免解冻。在沼泽生态系统中，泥炭藓一直为数个世纪提供了适合固碳的条件。该研究的主要作者、潘迪实验室的博士后科学家BoominathanMohanasundaram博士说：“几千年来，苔藓与应对当今气候紧急情况的行动有关。”

这项研究依赖于丹福斯中心最先进的核心设施，包括质谱、蛋白质组学和植物生长设施。“产生有影响力、严谨科学的能力来自于利用该中心现有的专业知识和仪器，”美国农业部艾伦农业研究服务实验室的研究科学家和主要合作者SomnathKoley博士指出。

这项研究提供了一个比较P.patens与其他植物群的eCO2反应的框架。该研究项目是NSF生命规则计划支持的更大计划的一部分，该计划旨在破译多种植物eCO2反应的表观遗传机制。

目前的研究还提供了有关苔藓生长的重要见解，这可能有利于气候变化模型。尽管需要进一步的研究来评估具有不同生态位的其他重要苔藓类的生长，以评估观察到的代谢特征的普遍性，但我们的结果表明，eCO2环境可能会增强苔藓生物量的积累，并可能减少太阳热传递到土壤以防止永久冻土融化。

将这项研究的见解扩展到苔藓在一系列土壤氮和CO2条件下的生存、传播和碳同化能力，无疑将有助于我们了解这一重要植物群如何应对未来预计的气候变化。