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LI-6800应用案例 |【New Phytologist】最 优化理论解释了植物夜间的气孔响应

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实验结果/结论
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原文以 Optimization theory explains nighttime stomatal responses 为标题发表在New Phytologist(IF=8.512)上。
作者 |   Yujie Wang, William R. L. Anderegg, Martin D. Venturas等 
翻译 | 子毅


在植物物种和群落尺度上,都能观测到夜间蒸腾作用。这一过程会显著影响quan球尺度上的水、碳以及能量收支。

然而,这其中还有一些未解之题:植物夜间蒸腾失水的意义是什么?如何在大尺度上通过模型对其进行模拟?

研究者们假设:植物会在夜间优化叶片的扩散导度(Leaf Diffusive Conductance,gwn),从而在白天光合作用效益(Daytime Photosynthetic Benefits)和夜间蒸腾作用效益(Nocturnal Transpiration Benefits)之间实现平衡。

在夜间,蒸腾失水会降低叶温,减弱植物在夜间的呼吸消耗,这是夜间蒸腾作用的“收益”(Nighttime Benefits);另外,夜间蒸腾作用引起植物失水,这会造成植物白天光合碳同化量的下降,这是夜间蒸腾作用的“成本”(Nighttime Costs)。

研究者们测量了水桦幼苗(Betula occidentalis)夜间的气孔响应,并验证了相关模型。

数据显示,随土壤变干、空气CO2浓度升高、空气湿度增大、叶片温度降低、叶片呼吸速率下降,水桦叶片的扩散导度(Leaf Diffusive Conductance,gwn)会减小。

模型能很好预测叶片的所有这些响应(除了gwn 的空气湿度响应之外)。

研究结果显示,日落后gwn 的缓慢下降,与叶片呼吸作用减弱有关。

将zui优夜间蒸腾模型与白天气孔优化方法结合,可定量预测夜间的蒸腾速率。

LI-6800高级光合-荧光测量系统在本研究中的作用


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LI-6800高级光合-荧光测量系统

选择12株水桦苗,6株被用于研究植物气孔对土壤干旱的响应(干旱处理),6株被用于研究植物气孔对空气CO2浓度Ca、饱和水汽压亏缺VPD 以及温度的响应(充分灌溉处理)。为确保稳定的夜间气体交换测量,日落后,测试种苗从玻璃温室转移到实验室,控制实验室温度~25℃。在23:00到次日凌晨04:00之间,使用LI-6800高级光合-荧光测量系统测量叶片的气体交换参数。测量完成后,种苗再次转移回玻璃温室。详细测量步骤请参见原文。

原文中的部分数据图


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