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LI-6800应用案例 | 【Plant Cell Environ.】干旱比生长温度对小麦叶片日间呼吸的影响更大

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原文以 Drought exerts a greater influence than growth temperature on the temperature response of leaf day respiration in wheat(Triticum aestivum)

为标题发表在Plant, Cell and Environment上

作者 | Liang Fang等

研究者们评估了控水控温条件下,小麦叶片日间呼吸 (Rd) 的温度响应。


植物的呼吸作用(Respiration)是一个消耗糖类和氧气,产生CO2和水,并释放能量以维持植物正常代谢和生理功能的过程。它不仅与植物的净碳收益密切相关,而且关乎整个生态系统的碳流(Carbon Efflux)。

与叶片在黑暗条件下的呼吸Rdk不同,叶片日间呼吸(Respiration in the Daytime,Rd)发生在白天有光照的条件下,并且与其他生理过程同时发生,如光合作用,光呼吸等。 

有关如何量化Rd的探讨持续了几十年。但是,人们对于使用哪种方法好,仍然没有定论。Rd的直接测量通常在实验室中进行,需要复杂的设备。Rd的间接估算需要来自便携式光合作用测量系统的数据。

实验 1 是水分控制实验,对两种基因型小麦施加充足的水分供应和干旱胁迫处理;实验2是增加温度控制,将高 (HT)、中 (MT) 和低 (LT) 生长温度结合两种水分控制一起施加。 

在每种处理、6个叶片温度 (Tleaf) 下同时进行气体交换和叶绿素荧光测量。使用Yin方法创造非光呼吸条件,结合非直角双曲线拟合方法,估算叶片日间呼吸Rd。

两种基因型小麦对生长和测量条件的反应类似。非光呼吸条件下的 Rd 通常高于有光呼吸条件下的 Rd,但两种条件下的Rd对叶片温度 Tleaf 改变的响应差别不大。

在水分充足条件下,Rd 及其对温度的敏感性表现为,LT略适应, HT不适应。 

Rd 的温度敏感性受到干旱的明显yi制,yi制程度因生长温度而异。

因此,有必要量化干旱和生长温度之间的相互作用,以便更可靠的模拟气候变化情景下,作物叶片实际的Rd。

另外,数据还表明,目前主流估算叶片日间呼吸 Rd 的方法之一,Kok法,会明显低估 Rd。


使用LI-6800便携式光合作用测量系统,对小麦旗叶同时进行气体交换和叶绿素荧光参数的测量。

干旱处理后 10 天,选择小麦旗叶,叶片温度Tleaf从15°C 到 40°C,间隔 5°C设置实验梯度(EXP2020 中的 LT 植物,Tleaf 从 12°C 到35°C)。

对 EXP2019 中的所有植物以及 EXP2020 中的 HT 和 MT 处理的植物,测量期间,将 LI-6800 和实验植物一起移至人工气候室,以实现所需的Tleaf控制。

叶室的 VPD 随Tleaf 的增加而增加,从 15°C 时的1.0 kPa至40°C的 3.0 kPa。

对于 EXP2020 中的 LT 处理,VPD 变化范围是:12°C 时的 1.0 kPa至35°C 时的2.5 kPa。

在同一叶片上测量叶片的光响应曲线,设置两种实验条件:有光呼吸存在(PR),即 21% O2 结合400 ppm CO2 和 无光呼吸存在(NPR),即 2% O2 与1000 ppm CO2。

光强设置为200、150、120、90、60、40 和0 µmol m-2 s-1(0 µmol m-2 s-1 时的 A 值是暗呼吸速率 Rdk。

在每个光强下,使用1 – Fs/F'm (Genty et al.,1989)确定光系统II实际光化学量子效率。其中 Fs 是稳态荧光,使用Loriaux 等人(2013)中的多相闪光技术确定光下最大荧光值F'm 。



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