植物非葉光合作用（穗光合）研究進展及測定方法

#研究進展
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行光合作用，對植物整體碳獲取有潛在貢獻。這些非葉器官包括莖、穗、綠色花器官、莢和果實，它們在不同程度上參與光合作用，對植物整體碳增益貢獻巨大。
過去的研究主要集中在葉片上，而對于非葉組織的貢獻較少。然而，穗部、果實等非葉組織的光合速率可能較低，但由于其相對較大的表面積，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，進一步研究表明穗部光合作用對產(chǎn)量的貢獻與光合作用呈正相關(guān)。
研究者在小麥植株中過表達卡爾文循環(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，為育種計劃提供了潛在機會。
在葉片受到損傷或脅迫時，非葉器官的光合作用對產(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、莖稈和果實等非葉器官中存在氣孔，它們可能對光合作用、蒸騰作用和水分運動起到重要作用。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。評價非葉光合作用的方法相對復(fù)雜，因為這些組織的結(jié)構(gòu)和光合作用途徑與葉片不同。傳統(tǒng)的氣體交換測量方法在非葉片區(qū)域難以實現(xiàn)，因此研究者提出了一些間接評價方法，如葉綠素?zé)晒鉁y量、膜進樣質(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)原位測定的方法。
 
#植物穗光合測定方法介紹
1.試驗地點與種植情況：
·試驗在中國科學(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。
·使用隨機區(qū)組設(shè)計，5個重復(fù)，每個包含56株植株，基肥及追施氮肥等農(nóng)藝措施實施。
2.水稻品種及來源：
·2015年試驗使用5個水稻品種，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個粳稻自交系品種XS134。
·2016年在上述基礎(chǔ)上增加2個粳秈雜交品種YY538和YY17。
3.光合作用測量儀構(gòu)建：
·為直接測量穗部光合作用，構(gòu)建了穗部光合作用測量儀（P-chamber)。
·P-chamber與紅外氣體分析儀(LI-6400)聯(lián)用，可測量整個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、光源、PFD控制系統(tǒng)。
 
4.光合氣體交換參數(shù)測定：
·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。
·測定光合光和CO₂響應(yīng)曲線，包括光照強度和CO₂濃度的手動改變。
5.穗部面積計算：
·對每個水稻品種選取20個穗部進行掃描，利用圖像處理軟件計算凈光合速率和暗呼吸速率。·計算穗的總面積，包括穎花和枝梗面積。
6.農(nóng)藝性狀測量：
·在收獲時，對每個品種的20個標(biāo)記穗中的5個進行樣品取樣。
·測量穗長、穗重，通過脫粒確定穎花數(shù)和實粒數(shù)總量，進而計算千粒重。

#部分測試結(jié)果圖展示
  圖2.7個水稻品種灌漿期穗部總光合速率和呼吸速率的動態(tài)變化。(a)和(b)分別說明了4個秈稻品種和3個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量儀（P-Chamber）是一種特殊設(shè)計的專為測量大型、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量室，可以連接到Li-6400、GFS3000等各種型號的光合儀上使用。
http://www.shu-feng.com.cn/productinfo/416318.html