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iFL便攜式光合熒光復(fù)合測(cè)量系統(tǒng)|葉肉導(dǎo)度對(duì)植物光合作用的抗高溫能力的影響

更新時(shí)間:2023-07-20      點(diǎn)擊次數(shù):887

 

陸生植物的光合作用速率受氣孔導(dǎo)度( gs )、葉肉導(dǎo)度(gm)和生化活性(羧化速率V cmax或光化學(xué)最大電子傳輸速率J max)的共同限制。

在光合作用進(jìn)行碳同化之前,CO2需要首先從外界大氣經(jīng)過(guò)氣孔傳輸?shù)郊?xì)胞間隙,然后再依次經(jīng)過(guò)細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、葉綠體膜和葉綠體基質(zhì)等阻力到達(dá)Rubisco酶(卡爾文循環(huán)的關(guān)鍵酶)的羧化位點(diǎn)。

CO2從細(xì)胞間隙到達(dá)Rubisco酶羧化位點(diǎn)的傳導(dǎo)度(阻力的倒數(shù))稱(chēng)為葉肉導(dǎo)度, 是限制葉片葉綠體中二氧化碳濃度,進(jìn)而影響葉片光合速率的重要生理參數(shù)。

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提高葉肉導(dǎo)度可以同時(shí)提高葉片水分及光能利用效率,因此其成為光合作用改良的重要靶標(biāo)。在全球氣候變暖的背景下,研究葉肉導(dǎo)度對(duì)溫度的響應(yīng)規(guī)律及機(jī)理對(duì)于提高光合作用抗高溫能力具有重要的意義。

科學(xué)家以小麥和水稻為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)小麥的葉片水勢(shì)隨著溫度的升高而降低,而水稻的葉片水勢(shì)對(duì)溫度相對(duì)不敏感。在兩個(gè)溫度下通過(guò)短期干旱脅迫建立葉肉導(dǎo)度與水勢(shì)的關(guān)系發(fā)現(xiàn),在相同的水勢(shì)下小麥的葉肉導(dǎo)度也隨著溫度的升高而升高。

這表明,不同作物之間葉片水勢(shì)對(duì)溫度的響應(yīng)差異會(huì)影響葉肉導(dǎo)度對(duì)溫度的響應(yīng)規(guī)律。最后,作者優(yōu)化了葉肉導(dǎo)度對(duì)溫度響應(yīng)的模型,系統(tǒng)闡明了影響葉肉導(dǎo)度溫度適應(yīng)性的因素和調(diào)控措施。

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           圖1 水稻和小麥的葉肉導(dǎo)度和葉片水勢(shì)對(duì)溫度的響應(yīng)規(guī)律


根據(jù)菲克定律,葉肉導(dǎo)度的計(jì)算公式:


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其中,Ci是胞間CO2濃度,Cc羧化位點(diǎn)的CO2濃度,Γ *CO2補(bǔ)償點(diǎn),Rd是光呼吸速率,J是電子傳遞速率。

 

目前市場(chǎng)上能直接計(jì)算出gm、Cc、Γ*、Rd的儀器非常少,大部分都需要科研人員自己后期計(jì)算。iFL作為一款便攜式光合熒光復(fù)合測(cè)量系統(tǒng)可以直接計(jì)算出gm,無(wú)需后期計(jì)算。該儀器的特點(diǎn)如下:

應(yīng)用案例測(cè)量?jī)?nèi)蒙古農(nóng)大校園內(nèi)丁香葉片的光合熒光特性


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                       圖1、 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖片


下圖是光強(qiáng)PAR與光合作用速率A的關(guān)系:隨光強(qiáng)增大,光合速率增加。


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                 下圖顯示光強(qiáng)PAR與胞間CO2濃度的關(guān)系:隨光強(qiáng)增大、胞間CO2濃度降低

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                       下圖顯示光強(qiáng)PAR和葉肉導(dǎo)度Gm的關(guān)系:隨光強(qiáng)增大,葉肉導(dǎo)度增加。


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