沉水植物龍舌草（Ottelia alismoides）具有三種碳濃縮機制，可以利用碳酸氫根作為光合作用的碳源，進行C4光合途徑，并且在低碳誘導下可以進行景天酸代謝途徑（CAM）。結構是功能的基礎，陸生C4植物的葉片大部分都具有典型的Kranz花環結構，然而對于水生植物行使C4功能的結構基礎研究相對較少。龍舌草作為一種具有三種碳濃縮途徑的沉水植物，材料極其特殊，是研究沉水植物行使C4功能結構基礎的良好材料。
中國科學院水生植物與流域生態重點實驗室、武漢植物園水生植物生物學學科組博士研究生韓世娟在黃文敏副研究員、李偉研究員的指導下，研究了龍舌草葉片的解剖結構，發現其結構簡單不具有花環結構，僅由上下表皮細胞和兩層左右的葉肉細胞組成，并且中間存在大量的氣腔。龍舌草的表皮細胞和葉肉細胞里面都有葉綠體的存在，低碳馴化條件下葉肉細胞的葉綠體形狀近圓形，含有大量的淀粉粒，但是表皮細胞里的葉綠體呈紡錘狀含有較少的淀粉粒。表皮和葉肉細胞內的這兩種類型的葉綠體極有可能與龍舌草C4功能的行使密切相關。研究結果表明龍舌草葉片中可能存在兩種細胞類型之間的C4光合途徑，表皮細胞中的葉綠體可能主要負責吸收和固定外界的無機碳，葉肉細胞內的葉綠體含有大量的淀粉可能是四碳雙羧酸脫羧產生二氧化碳的主要場所。但是目前仍需要進一步的研究來確定龍舌草是否存在兩細胞類型間的C4。
本研究得到中國科學院戰略性先導科技專項（B類）（XDB31000000)、中國科學院國際人才計劃(2015VBA023, 2016VBA006)和國家自然科學基金（31860101，31970368）的資助，以及英國生態水文中心Stephen C. Maberly教授、法國國家科學研究院（CNRS）酶學和復合大分子實驗室Brigitte Gontero-Meunier教授的指導。相關結果發表在Annals of Botany上（DOI：10.1093/aob/mcaa005）。
高低碳馴化后龍舌草成熟葉片的橫截面結構圖
