草地生态系统是全球最重要的陆地生态系统之一，在维持生物多样性、调节碳循环和保障生态系统服务方面发挥着关键作用。当前，全球气候变暖正深刻影响草地生态系统的结构与功能。已有研究表明，植物基因组大小与温度之间的交互效应可影响物种的分布格局、物候特征及生长过程。但其作用机制，尤其是在群落尺度上植物性状如何介导物种对长期增温的响应，仍缺乏系统认识。
中国科学院植物研究所北方草地生态学与可持续发展研究团队依托内蒙古典型温带草原长达40年的连续定位监测数据，系统分析了植物基因组大小在调控物种对气候变暖响应中的作用，揭示了气候变暖背景下草地植物群落发生“基因组小型化”的新机制。
研究发现，过去40年间，随着区域气温持续升高，草地群落中大基因组植物与小基因组植物在生长策略和生产力贡献上呈现出显著分化：气候变暖显著提前了大基因组植物的物候进程，但同时抑制了其生长速率和生物量积累；相比之下，小基因组植物虽物候启动较晚，却在变暖条件下表现出更高的生长速率和更强的生产力响应。上述差异最终导致大基因组植物对群落生产力的贡献持续下降，而小基因组植物在群落中的相对优势不断增强，从而驱动草地群落结构沿时间尺度发生系统性转变。进一步的机制分析表明，基因组大小通过限制细胞分裂速率对温度变化的响应，进而约束植物个体生长速率。在高温条件下，大基因组植物的细胞分裂速率对温度的敏感性显著降低，而小基因组植物能够维持较高且稳定的细胞分裂与生长能力。这一细胞层面的生理约束，解释了群落尺度上植物生产力和组成随气候变暖发生重组的内在原因。
该研究在长期自然变暖背景下，从基因组大小这一相对稳定的遗传性状出发，揭示了植物生长策略、群落结构演替与气候变暖之间的内在联系，为理解和预测未来草地生态系统对全球变暖的响应提供了新的性状框架和理论视角，在群落生态学与全球变化生物学领域具有重要的学术价值。
相关研究成果于1月30日在线发表于国际学术期刊New Phytologist。植物所特别研究助理李焕龙为论文第一作者，魏存争副研究员为通讯作者。河北大学韩兴国教授、植物所潘庆民研究员，以及英国皇家植物园邱园、伦敦大学玛丽女王学院、西班牙CREAF研究中心、内蒙古农业大学等国内外科研人员参与了本研究。该研究得到了国家自然科学基金重点项目等的资助。
论文链接：
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.70948
（植被与环境变化实验室供稿）
基于基因组大小的群落组成随时间变化的演变趋势
