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文献速递 | 关于“提升作物的光合作用效率”

来源:力高泰 发布时间:2017-12-08 10:13:58 点击数: 使用提问咨询价格

从遮荫到见光,由于小麦叶片光适应速度慢,这可能会导致生产潜力下降21% 
 

小麦是人类可直接获取卡路里的第二大食物来源。“绿色革命”[1]期间,其产量曾有过大幅提高。但之后,试图通过基因改造来提升产量的努力进展不快。为进一步提高产量,满足人类对粮食的需求,提升作物的光合作用效率是最重要的可行途径。
 
之前,人们通常在稳态条件下,研究如何提高作物的光合作用效率。而在自然条件下,叶片接受的光强经常会发生改变。因此,作物叶片光合作用效率适应光强变化的速度是决定其碳同化能力以及产量的一个最重要因素。旗叶(Flag Leaf)是小麦重要的光合碳固定场所,它和籽粒的灌浆过程密切相关。研究者们的兴趣点是,旗叶对一天中光环境的间断性改变能够快速适应吗?

 芒(Awns)、穗(Spike)、旗叶(Flag leaf)、叶舌(Ligule)

 芒(Awns)、穗(Spike)、旗叶(Flag leaf)、叶舌(Ligule)图片来源:https://ohioline.osu.edu/factsheet/agf-126

 
该研究着重分析了旗叶在从遮荫到见光过程中,光合作用效率的调整速度。结果发现,由遮荫转到光下,叶片大约需要15min的时间来重新达到最佳光合状态。原位二氧化碳响应曲线显示,这个调整过程最初受到C3光合作用原初羧化反应Rubisco酶活性的限制。之后,会受到叶片气孔行为的影响。

 
LI-6800光合仪
LI-6800光合-荧光测量系统

 
除去最初几秒,光合电子传递以及CO2受体分子RuBP的再生,不会影响光诱导过程的调整速度。对光下Rubisco活性动力学过程以及遮荫后的失活过程进行了测量及预测,结合冠层辐射模型,模拟了旗叶在一整天中的间断性遮荫过程。结论是,从遮荫到见光,由于小麦叶片光适应速度慢,这可能会导致生产潜力下降21%
  
[1] “绿色革命”一词,最初只是指一种农业技术推广。20世纪60年代某些西方发达国家将高产谷物品种和农业技术推广到亚洲、非洲和南美洲的部分地区,促使其粮食增产的一项技术改革活动。来源:百度百科。


原文以 Slow induction of photosynthesis on shade to sun transitions in wheat may
cost at least 21% of productivity 为标题发表在2017年8月14日的 Phil. Trans. R. Soc. B上,原文作者 Taylor SH, Long SP
翻译:毅


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