喀斯特环境是较为脆弱的生态环境，对不同植物的生长发育产生不同的影响。生长在喀斯特地区的适生植物通过多种调节机制或策略来适应不同的逆境。尤其存在于植物体内的碳酸酐酶能够快速可逆催化HCO3-与CO2的反应对于喀斯特适生植物的正常生长起到重要作用。植物不但可以利用大气中的CO2进行光合作用，也可以利用碳酸氢根离子进行光合作用。其中CO2能够自由进入植物体内并进行光合作用，而HCO3-可经碳酸酐酶催化成CO2进入植物体内进行光合作用。植物对大气CO2的同化能力可以通过气体交换系统来测定，而植物对碳酸氢根离子的光合同化能力易被忽视，由于碳酸酐酶在植物体内具有区域化特征，不同部位的碳酸酐酶的表达量对植物利用不同的无机碳具有不同的响应。　　鉴于碳酸酐酶在喀斯特适生植物对不同无机碳利用的重要性，本论文选择两种十字花科植物诸葛菜和芥菜型油菜，通过室内模拟喀斯特逆境（重碳酸盐和岩溶干旱），筛选合适的碳酸氢钠作为碳同位素示踪剂双向培养植物，对植物的光合作用及生长情况进行观察测定来考察不同逆境下植物的生长响应及对大气二氧化碳的同化能力;测定植物不同部位的碳酸酐酶同工酶在不同逆境下的表达量来探讨不同逆境下的碳酸酐酶调控体系;利用双向碳同位素示踪技术来辨识和量化植物在不同逆境下对不同无机碳的利用情况，为正确评估喀斯特地区的植物初始生产力提供了新的依据，也为以后寻找喀斯特地区“迷失碳汇”打开了新的路径。　　本研究的取得主要结论如下:　　1、重碳酸盐和干旱胁迫对不同植物的光合作用及生长影响并不相同。高浓度的重碳酸盐逆境，通过抑制诸葛菜的气孔导度而降低了净光合速率及其生长速率。而芥菜型油菜，在低浓度的重碳酸盐下，因光系统Ⅱ的光化学效率ΦpSⅡ和电子传递速率ETR大幅度下降，而降低了其生长速率，但在随着碳酸氢根离子浓度的增加，通过提高电子传递速率和光化学效率等增加植物的净光合速率，以此表现出生物量的增加。随着干旱胁迫的加剧，诸葛菜和芥菜型油菜叶片的净光合速率和生长量逐渐下降。在中度干旱(20 g/L PEG)或重度干旱(40 g/L PEG)下，诸葛菜通过体内较高的光化学效率及电子传递速率比芥菜型油菜更能抵抗中度干旱或重度干旱胁迫。　　2、诸葛菜和芥菜型油菜的三个碳酸酐酶同工酶基因(CA1、CA3、CA4)分别与拟南芥的叶绿体βCA1、细胞质βCA3和细胞质膜βCA4高度同源。随着重碳酸盐浓度的增加，诸葛菜和芥菜型油菜的CA1和CA4的基因表达量均与各自的碳酸酐酶活力同步变化，但芥菜型油菜的CA3却随着重碳酸盐浓度的增加而表达上调，推测诸葛菜的CA1、CA4基因和芥菜型油菜的CA3基因表达调控植物对重碳酸盐的响应。而诸葛菜和芥菜型油菜的三种CA同工酶表达随着干旱胁迫加剧而变化不同。诸葛菜的CA3和CA4的基因表达量与CA活力变化较为一致，而芥菜型油菜只有CA4的基因表达量与CA活力变化较为一致。干旱胁迫同步促进诸葛菜的CA3基因表达和CA活力。诸葛菜在中度干旱和重度干旱下，叶片相对水分含量下降的幅度没有芥菜型油菜快，诸葛菜可能通过上调CA3和CA4基因表达来调节植物体内水势，由于CA4的基因的表达量对CA活力的贡献很少，它对植物水分调节的作用可忽略不计。因此，植物CA3基因上调可能起到调节植物体内水势来应对干旱胁迫。　　3、基于碳酸氢根离子可作为植物进行光合作用的无机碳源的重要性，因此，植物的总碳同化能力应包括光合二氧化碳同化能力和光合碳酸氢根离子同化能力。植物的光合二氧化碳同化能力即为净光合速率PN，重碳酸盐处理对诸葛菜的PN产生抑制作用，对芥菜型油菜PN产生促进作用。随着重碳酸盐浓度的增加，诸葛菜和芥菜型油菜对碳酸氢根离子的利用份额增加，且同等条件下诸葛菜比芥菜型油菜具有较高的碳酸氢根离子利用能力。干旱胁迫对诸葛菜和芥菜型油菜的光合碳同化能力产生抑制作用。随着干旱胁迫加剧，诸葛菜的PN和对碳酸氢根离子的利用能力BUC下降的幅度均没有芥菜型油菜快。重度胁迫下(40 g/L PEG)，芥菜型油菜的总光合碳化能力很小，仅为对照组的2％，而诸葛菜的总光合碳同化能力为对照组的53％，这与诸葛菜高效利用碳酸氢根离子密不可分的。