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华中农业大学在光合作用与环境互作方面的研究取得进展
发布时间:2019-09-25

      近日,New Phytologist在线发表了华中农业大学李勇副教授和悉尼大学Margaret Barbour教授合作的题为《The role of leaf water potential in the temperature response of mesophyll conductance》的研究论文。该论文阐明了叶肉导度对温度的响应机理,为提高作物光合作用提供重要的理论依据,李勇副教授为该论文的第一作者和通讯作者。

     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,它是限制光合作用的主要因素之一。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。
     前人的研究发现不同植物之间叶肉导度对温度的响应规律不同,有的植物(如水稻和烟草等)叶肉导度随着温度的升高而升高,但是有的植物(如小麦和拟南芥等)叶肉导度对温度不敏感(von Caemmerer and Evans, 2015)。目前,国际上对这种差异缺乏合理的解释。本论文以水稻和小麦为研究对象,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。

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


图2 在短期干旱胁迫下,水稻和小麦的叶肉导度与叶片水势的关系


      据悉,李勇副教授于今年5月份还在Journal of Experimental Botany发表了题为《Increase rate of light-induced stomatal conductance is related to stomatal size in the genus Oryza》的研究论文。该论文阐明了气孔结构对光照诱导气孔开放速度的影响与机理,为增强作物响应环境变化的能力和提高光能利用效率提供了新的思路。博士研究生张强强为该论文的第一作者,李勇副教授为通讯作者。


全文链接:
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/nph.16214
https://academic.oup.com/jxb/advance-article/doi/10.1093/jxb/erz267/5506730



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