森林是陆地生态系统中最大的碳汇，通过叶片光合作用固定大气中的CO₂，并转化为木材生物量。叶肉导度（g_m）是CO₂从气孔下腔到叶绿体基质整个传导路径的导度，长期以来是叶片光合作用的限制步骤。如何在木本植物中有效提高叶肉导度，进而增强光合碳同化能力，是林木碳汇提升领域的一个重要科学问题。

2026年4月25日，林学院树木碳氮关系课题组在Industrial Crops & Products期刊在线发表了题为“PagPIP1;2overexpression increases leaf CO₂conductance, photosynthesis, and biomass accumulation in poplar”的研究论文，报道了质膜水通道蛋白PIP1;2调控树木光合固碳的初步研究进展。该论文揭示了一个类似于烟草NtAQP1的基因PagPIP1;2，通过同时改善杨树叶片气孔导度、叶肉导度及生化能力，显著促进了杨树幼苗的光合作用与整株生物量积累，为杨树人工林碳汇潜力提升提供了新途径（图1）。

图1过表达PagPIP1;2提升杨树生物量积累的工作路径

PIP是一类跨膜蛋白，负责水、CO₂等小分子物质的跨膜运输。该研究发现PagPIP1;2蛋白分布于叶绿体膜等膜上，过表达PagPIP1;2可显著改善叶片的CO₂运输效率。与野生型（WT）相比，过表达（OE）株系的叶片净光合速率显著提高，整株生物量增加50%以上（图2）。初步分析表明，OE株系的基于光合荧光法的g_m显著增大，同时气孔导度、Rubisco活性、最大羧化速率及光合氮利用效率也均有所增加，而叶片水分利用效率保持不变。这意味着PagPIP1;2在不牺牲水分利用效率的前提下，有效解除了CO₂从气孔到叶绿体的扩散限制。

图2过表达PagPIP1;2对杨树生物量积累的影响

作者利用解剖参数拟合法进一步分析了g_m的各液相组分，发现PagPIP1;2过表达主要增强了叶肉细胞的液相导度（g_liq），尤其是叶绿体被膜导度（g_st）和细胞壁导度（g_cw）。在栅栏组织中，过表达株系呈现出更薄的细胞壁、更大的叶绿体暴露于细胞间隙的表面积（S_c/S）以及更紧密的叶肉细胞排列，这些解剖学改变共同促进了CO₂在液相中的扩散效率。值得注意的是，栅栏组织对PagPIP1;2过表达的响应远比海绵组织显著，表明两类叶肉组织在光合作用调控中具有功能分化（图3）。

图3杨树栅栏组织和海绵组织的解剖结构差异分析

硕士研究生郄雅雯为第一作者，承担了该研究主要的实验工作，王卫锋副教授为通讯作者。感谢北林大林老师在构建载体上的热心帮助。近年来，王卫锋课题组围绕半干旱区杨树碳氮关系与碳汇提升，持续在生理生态和分子机理方面开展科研工作，欢迎感兴趣的老师开展合作、学生加入。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2026.123300