应对全球气候变化，核心策略之一是增加碳封存。传统认知中，植物主要通过光合作用将大气CO₂转化为有机碳实现有机固碳。有机碳容易在土壤中被微生物分解，相较无机固碳，固碳周转周期较短，难以实现永久固碳。植物是否还有另一种“更持久”的固碳方式？

近日，四川农业大学风景园林学院教授高素萍团队在New Phytologist发表研究论文。该研究首次揭示了岷江蓝雪花在有机与无机双重固碳功能下，CO₂浓度升高会将更多碳以CaCO₃形式进行无机封存的新机制，为新型碳捕获和碳汇技术提供了候选种质与基因资源。

岷江蓝雪花植株、叶片及分泌的CaCO₃晶体    四川农业大学供图

传统认知中，植物主要通过光合作用将大气CO₂转化为有机碳（如生物量），这一过程是陆地生态系统碳封存的主要途径。然而，有机碳容易在土壤中被微生物分解，并重新释放为CO₂，其周转时间通常为数年到数十年，因此这种碳汇的长期稳定性相对有限。与之不同，自然界中一些特殊植物还具有生物矿化能力，可以将CO₂转化为难溶性的碳酸盐。例如，岷江蓝雪花能够形成CaCO₃晶体，并通过叶片表面的盐腺将其分泌到叶表面。这些矿物碳随后可进入土壤无机碳库，在土壤中的稳定时间可达104~106年，具有更长久的碳封存潜力。

研究团队设置了五个CO?加富浓度，结合¹³C同位素示踪、碳酸酐酶（CA）抑制剂处理、CA基因鉴定及瞬时过表达等实验手段，系统分析了岷江蓝雪花在有机碳固定与CaCO₃矿化之间的碳分配规律。

研究发现，700ppm CO2最有利于促进岷江蓝雪花的生长、光合作用和CaCO₃积累，而1000ppm CO₂则表现出明显的抑制效应。¹³C同位素示踪进一步显示，在 700ppm CO₂条件下，植物总吸收¹³C中有4.62%分配至CaCO₃矿化途径，而400ppm CO₂下这一比例仅为3.03%。与此同时，分配至净有机碳固定的比例则由63.40%下降至60.51%。也就是说，在适度升高的CO₂条件下，植物并非只是单纯增加有机碳积累，而是将更多新吸收的碳分配至CaCO₃矿化途径，使无机碳库获得更多碳输入。需要强调的是，净有机碳固定仍然是主要的碳固定途径。

本研究首次在植物中定量分析了有机碳固定与无机碳矿化两条固碳途径之间的碳分配，揭示了岷江蓝雪花在CO₂升高条件下增加碳向CaCO₃矿化途径分配的独特策略。研究结果表明，适度升高的CO2不仅能够促进植物生长和光合作用，还能够增强CaCO₃矿化，从而使更多新吸收的碳进入相对稳定的无机碳库。

这一发现拓展了对植物碳汇形式的认识，也为开发基于生物矿化的碳捕获与封存技术提供了新的理论依据和候选基因资源。未来，如果能够进一步通过基因编辑或分子育种等手段增强植物的CaCO₃分泌能力，或可为城市绿化、生态修复等场景中的长期碳封存提供新的思路。

相关论文信息：https://doi.org/10.1111/nph.71541