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iFL便携式光合荧光复合测量系统|叶肉导度对植物光合作用的抗高温能力的影响

更新时间:2023-07-20      点击次数:382

 

陆生植物的光合作用速率受气孔导度( gs )、叶肉导度(gm)和生化活性(羧化速率V cmax或光化学最大电子传输速率J max)的共同限制。

在光合作用进行碳同化之前,CO2需要首先从外界大气经过气孔传输到细胞间隙,然后再依次经过细胞壁、细胞膜、细胞质、叶绿体膜和叶绿体基质等阻力到达Rubisco酶(卡尔文循环的关键酶)的羧化位点。

CO2从细胞间隙到达Rubisco酶羧化位点的传导度(阻力的倒数)称为叶肉导度, 是限制叶片叶绿体中二氧化碳浓度,进而影响叶片光合速率的重要生理参数。

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提高叶肉导度可以同时提高叶片水分及光能利用效率,因此其成为光合作用改良的重要靶标。在全球气候变暖的背景下,研究叶肉导度对温度的响应规律及机理对于提高光合作用抗高温能力具有重要的意义。

科学家以小麦和水稻为研究对象,发现小麦的叶片水势随着温度的升高而降低,而水稻的叶片水势对温度相对不敏感。在两个温度下通过短期干旱胁迫建立叶肉导度与水势的关系发现,在相同的水势下小麦的叶肉导度也随着温度的升高而升高。

这表明,不同作物之间叶片水势对温度的响应差异会影响叶肉导度对温度的响应规律。最后,作者优化了叶肉导度对温度响应的模型,系统阐明了影响叶肉导度温度适应性的因素和调控措施。

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           图1 水稻和小麦的叶肉导度和叶片水势对温度的响应规律


根据菲克定律,叶肉导度的计算公式:


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其中,Ci是胞间CO2浓度,Cc羧化位点的CO2浓度,Γ *CO2补偿点,Rd是光呼吸速率,J是电子传递速率。

 

目前市场上能直接计算出gm、Cc、Γ*Rd的仪器非常少,大部分都需要科研人员自己后期计算。iFL作为一款便携式光合荧光复合测量系统可以直接计算出gm,无需后期计算。该仪器的特点如下:

应用案例测量内蒙古农大校园内丁香叶片的光合荧光特性


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                       图1、 现场测量图片


下图是光强PAR与光合作用速率A的关系:随光强增大,光合速率增加。


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                 下图显示光强PAR与胞间CO2浓度的关系:随光强增大、胞间CO2浓度降低

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                       下图显示光强PAR和叶肉导度Gm的关系:随光强增大,叶肉导度增加。


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