花粉活力分析儀的應用：鷹嘴豆花粉活性和產(chǎn)量對熱脅迫的響應

隨著全球氣候變化和溫度持續(xù)上升，熱脅迫已經(jīng)成為植物生長發(fā)育和農(nóng)作物產(chǎn)量的關鍵因素。鷹嘴豆（Cicer arientinum）是一種富含蛋白質(zhì)的重要豆類作物，也是一種熱敏作物，已有研究表明，超過35°C的高溫會抑制其生產(chǎn)力，特別是繁殖階段的熱脅迫會造成顯著的產(chǎn)量損失。悉尼大學的科研人員利用田間溫控實驗箱研究了鷹嘴豆花粉和產(chǎn)量對原位熱脅迫的響應以及它們在耐熱育種材料篩選中的作用。本實驗于連續(xù)兩年的同一時期在同一地塊種植鷹嘴豆耐熱品種PBA Maiden和熱敏感品種Kyabra，并在每年開花期為期2周的實驗周期內(nèi)設置對照組及3個處理組：1.環(huán)境室：扣置透明控溫實驗箱，控制箱內(nèi)溫度與室外一致；2.加熱室：扣置透明控溫實驗箱，并設置箱內(nèi)溫度高于環(huán)境溫度4℃以上；3. 開放室：僅在地塊上部覆蓋透明有機玻璃棚。本次實驗期間內(nèi)環(huán)境室和加熱室的最高溫度能夠達到35℃，但持續(xù)時間不長，更多時間處于無熱脅迫溫度內(nèi)。實驗結果表明，盡管加熱室溫度較高，但溫控時間并不足以引起顯著的花粉不育，實驗結束后的花粉活力仍大于78%；而植物高度和產(chǎn)量卻可觀察到明顯的溫室效應，環(huán)境室中的植物明顯高于對照組和開放室；加熱室的鷹嘴豆產(chǎn)量比環(huán)境室降低了9%-41%，開放室的產(chǎn)量比對照組降低11%-24%。

表1 處理區(qū)域的植物高度 (cm)
AC = 環(huán)境室，HC = 加熱室，NC= 對照組，PO = 開放室

注：同一行中后跟同一字母的平均值在P<0.05組間無顯著差異

表2 處理區(qū)域的平均產(chǎn)量（t/ha）
AC = 環(huán)境室，HC = 加熱室，NC= 對照組，PO = 開放室

注：同一行中后跟同一字母的平均值在P<0.05組間無顯著差異。

相較于溫室盆栽實驗，利用田間原位加熱室進行的鷹嘴豆熱脅迫響應研究，降低了光周期、降雨、蒸汽壓、根系、溫度等在某種程度上的限制，增加了實驗的有效性，是篩選耐熱型種質(zhì)資源和研究植物生理反應的有用工具。但由于本次實驗不同處理之間過多的溫度變化（特別是低溫），以及夜間的光呼吸，降低了實驗得出與熱脅迫相關的明確結論的能力，因此需在此次研究基礎上進行改進，以確保熱脅迫水平的可重復性，并確保加熱和非加熱室的夜間溫度保持不變且高于5℃，同時因鷹嘴豆花期較長，也需要進一步調(diào)查驗證鷹嘴豆對脅迫時間的響應。

本實驗中鷹嘴豆花粉活力的評估由Ampha Z32花粉活力分析儀進行，該方法是一項相對較新的技術，可簡單快速地評估不同溫度條件下田間植物的花粉活力，應用于田間種子數(shù)量和產(chǎn)量影響的研究。

—— 原文 ——
Angela L. Pattison, Mohammad Nazim Uddin, et al. Use of in-situ field chambers to quantify the influence of heat stress in chickpea (Cicer arientinum). Field Crops Research. Volume 270, 2021, 108215.