植物非葉光合作用（穗光合）研究進(jìn)展及測(cè)定方法

#研究進(jìn)展
近期發(fā)表在New phytologist的綜述研究表明，除了葉片外，其他綠色非葉組織也能進(jìn)行光合作用，對(duì)植物整體碳獲取有潛在貢獻(xiàn)。這些非葉器官包括莖、穗、綠色花器官、莢和果實(shí)，它們?cè)诓煌�程度上參與光合作用，對(duì)植物整體碳增益貢獻(xiàn)巨大。
過去的研究主要集中在葉片上，而對(duì)于非葉組織的貢獻(xiàn)較少。然而，穗部、果實(shí)等非葉組織的光合速率可能較低，但由于其相對(duì)較大的表面積，植物整體碳增益仍然可觀。穗部光合作用在小麥等作物中被證明具有潛在提高作物產(chǎn)量的能力，進(jìn)一步研究表明穗部光合作用對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)與光合作用呈正相關(guān)。
研究者在小麥植株中過表達(dá)卡爾文循環(huán)酶，成功提高了穗部光合作用。這一發(fā)現(xiàn)為通過操縱非葉器官的光合作用能力來提高作物產(chǎn)量提供了新的途徑。另外，自然變異中存在著不同器官光合作用能力的差異，為育種計(jì)劃提供了潛在機(jī)會(huì)。
在葉片受到損傷或脅迫時(shí)，非葉器官的光合作用對(duì)產(chǎn)量的重要性更為凸顯。例如，在水分脅迫條件下，小麥旗葉光合作用能力降低，而穗部光合作用能夠保持并對(duì)產(chǎn)量維持至關(guān)重要。
氣孔在非葉組織中的作用尚未完全被理解，但已有研究顯示，在穗部、莖稈和果實(shí)等非葉器官中存在氣孔，它們可能對(duì)光合作用、蒸騰作用和水分運(yùn)動(dòng)起到重要作用。不同組織中的氣孔密度差異可能與其功能有關(guān)。例如，穗部氣孔密度較低的小麥品種具有更高的水分利用效率和耐旱性。
綜上所述，非葉片光合作用是一個(gè)具有潛力的研究領(lǐng)域，深入了解和操縱非葉器官的光合作用能力和氣孔行為將為提高作物產(chǎn)量、抗逆性以及水分利用效率提供新的途徑。評(píng)價(jià)非葉光合作用的方法相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)檫@些組織的結(jié)構(gòu)和光合作用途徑與葉片不同。傳統(tǒng)的氣體交換測(cè)量方法在非葉片區(qū)域難以實(shí)現(xiàn)，因此研究者提出了一些間接評(píng)價(jià)方法，如葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量、膜進(jìn)樣質(zhì)譜法和熱成像技術(shù)等。這些方法有助于更全面地了解非葉器官的光合作用過程。但可能會(huì)造成干擾和偏差。因此，迫切需要開發(fā)更穩(wěn)健的，并且能夠?qū)崿F(xiàn)原位測(cè)定的方法。
 
#植物穗光合測(cè)定方法介紹
1.試驗(yàn)地點(diǎn)與種植情況：
·試驗(yàn)在中國科學(xué)院上海植物生理生態(tài)研究所松江育種站水稻田進(jìn)行。
·種植水稻分別于2015年6月1日和2016年6月5日催芽后在苗床播種，后移栽至大田。
·使用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，5個(gè)重復(fù)，每個(gè)包含56株植株，基肥及追施氮肥等農(nóng)藝措施實(shí)施。
2.水稻品種及來源：
·2015年試驗(yàn)使用5個(gè)水稻品種，包括超優(yōu)產(chǎn)雜交稻品種YLY900、CY1000、傳統(tǒng)秈型雜交稻品種SY63，秈型自交系品種9311，以及1個(gè)粳稻自交系品種XS134。
·2016年在上述基礎(chǔ)上增加2個(gè)粳秈雜交品種YY538和YY17。
3.光合作用測(cè)量?jī)x構(gòu)建：
·為直接測(cè)量穗部光合作用，構(gòu)建了穗部光合作用測(cè)量?jī)x（P-chamber)。
·P-chamber與紅外氣體分析儀(LI-6400)聯(lián)用，可測(cè)量整個(gè)水稻穗部的光合速率和呼吸速率。
·P-chamber包括鋁制腔體、冷卻翅片、冷卻風(fēng)扇，內(nèi)部有混氣風(fēng)機(jī)、光源、PFD控制系統(tǒng)。
 
4.光合氣體交換參數(shù)測(cè)定：
·使用Li-6400與P-chamber連接，通過控制流入空氣的流量和CO₂濃度，記錄光合速率和呼吸速率。
·測(cè)定光合光和CO₂響應(yīng)曲線，包括光照強(qiáng)度和CO₂濃度的手動(dòng)改變。
5.穗部面積計(jì)算：
·對(duì)每個(gè)水稻品種選取20個(gè)穗部進(jìn)行掃描，利用圖像處理軟件計(jì)算凈光合速率和暗呼吸速率。·計(jì)算穗的總面積，包括穎花和枝梗面積。
6.農(nóng)藝性狀測(cè)量：
·在收獲時(shí)，對(duì)每個(gè)品種的20個(gè)標(biāo)記穗中的5個(gè)進(jìn)行樣品取樣。
·測(cè)量穗長(zhǎng)、穗重，通過脫粒確定穎花數(shù)和實(shí)粒數(shù)總量，進(jìn)而計(jì)算千粒重。

#部分測(cè)試結(jié)果圖展示
  圖2.7個(gè)水稻品種灌漿期穗部總光合速率和呼吸速率的動(dòng)態(tài)變化。(a)和(b)分別說明了4個(gè)秈稻品種和3個(gè)粳稻或粳秈雜交品種。
 
#原文鏈接
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18671
https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-020-00633-1

#產(chǎn)品介紹
植物非葉光合作用測(cè)量?jī)x（P-Chamber）是一種特殊設(shè)計(jì)的專為測(cè)量大型、非規(guī)則形態(tài)植物器官(如稻穗、麥穗、豆莢、角果、綠莖和整葉等）的光合和呼吸速率的氣體交換測(cè)量室，可以連接到Li-6400、GFS3000等各種型號(hào)的光合儀上使用。
http://www.shu-feng.com.cn/productinfo/416318.html