大熊猫被誉为“活化石”和“中国国宝”，是世界上生物多样性保护的旗舰物种，分布在四川、陕西和甘肃等省，而四川是其主要分布区，其主要食物为箭竹。箭竹作为一种浅根系植物，对水分需求较高，极易受干旱环境的影响。在干旱年份常会出现箭竹出笋少或不出笋以及竹叶脱落甚至提早开花死亡的现象。因此，一旦干旱强度大、持续时间长，将严重影响箭竹生长发育，更使国宝大熊猫面临缺食危机。此外，干旱也会显著降低土壤磷素的有效性。磷作为植物生长所需重要营养元素之一，在糖代谢、能量代谢等方面都起着重要作用，被认为是限制植物生长发育的最重要元素。因此，施磷可提高植物对干旱环境条件的适应能力。然而，在我国干旱频率和强度日益增加的今天，特别是最近几年我国西南地区屡屡发生严重的干旱灾害，造成了难以估量的损失，但有关箭竹对干旱逆境响应及调控机制的研究却鲜见报道，因而值得深入研究。

中国科学院成都生物研究所地下生态学学科组博士研究生刘成刚在研究员潘开文、副研究员王彦杰的指导下，以青川箭竹为研究材料，从物质代谢方面研究了青川箭竹碳氮代谢对不同程度干旱胁迫的响应及磷对其调控机制。研究表明：长期（30天）严重干旱胁迫下，青川箭竹叶片中淀粉酶活力增加，进而加速了淀粉的降解；青川箭竹叶片中蔗糖酶活力增加的同时，蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶活力也增加，使得蔗糖含量未受干旱影响。干旱胁迫增加了青川箭竹叶片中硝酸还原酶活力，进而增加了其硝酸盐的含量，而且也激活了其谷氨酰胺合成酶 /谷氨酸合成酶循环（GS/GOGAT循环），结果促进了铵的同化；干旱胁迫下青川箭竹叶片中可溶性蛋白的水解加速，引起氨基酸的积累。短期（15天）干旱胁迫下青川箭竹叶片中膜脂过氧化（MDA）与其淀粉和脯氨酸的含量以及长期干旱胁迫下青川箭竹叶片中MDA与其可溶性糖、非结构性碳水化合物（NSC）和脯氨酸的含量呈显著正相关。因此，在不同的强度和持续时间的干旱胁迫下，青川箭竹不仅能不同地调节其碳氮代谢来改善渗透调节能力，也能通过其碳氮代谢过程中不同代谢物来减少膜脂过氧化。与此同时，磷添加显著增加了干旱胁迫下青川箭竹叶片的光合作用和相对生长速率（RGR），以及糖代谢过程中关键酶的活力，进而伴随着叶片中蔗糖含量的下降。然而，磷添加却减缓了干旱胁迫下青川箭竹叶片氮代谢过程中关键酶活力，进而减慢了硝酸盐的还原和铵的同化。所以，磷添加能促进干旱胁迫下青川箭竹的光合作用和蔗糖代谢，减慢其氮代谢，改变干旱胁迫下青川箭竹的相对生长率（RGR），进而减轻干旱对青川箭竹的伤害。

该系列研究结果不仅对提高箭竹的抗旱性、产量及品质具有指导意义，也可为大熊猫栖息地保护和林竹生产实践提供理论依据。该研究得到国家自然科学基金的资助，相关结果发表在Trees（2015）、Plant Physiology and Biochemistry（2015）等刊物上。

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成都生物所揭示大熊猫主食箭竹碳氮代谢对干旱胁迫的响应机制