瑞士等研究解释了叶片气体交换中叶片光合作用与气孔导度解偶联的现象

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iPlants

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资源所属：

农业生物技术专题

类型：

前沿资讯

语种：

中文

原文发布日期：

2024-02-03

摘要：

近日，New Phytologist杂志在线发表了来自瑞士联邦森林、雪地和景观研究所（WSL）等单位题为"Uncoupling of stomatal conductance and photosynthesis at high temperatures: mechanistic insights from online stable isotope techniques"的研究文章，该研究利用新型高分辨率气体交换和同位素测量方法，解释了最近观察到的叶片气体交换中叶片光合作用与气孔导度解偶联的现象。他们的研究表明，解偶联发生在持续低水气压状态的光合作用最适温度之上。光合作用在最适温度以上的下降不需要减少二氧化碳的供应，也不是由叶肉膜传导性降低引起的。这项研究有助于更好地理解热胁迫下叶片气体交换行为的生理机制。自然界中温度和蒸气压力差的强烈变化限制了我们在温度对叶片气体交换直接影响的研究。二氧化碳和水蒸气中的稳定同位素为我们提供了叶片气体交换过程中生理和生化过程的机理认识。该研究在 5-40°C 的叶温范围内对四种常见欧洲树种进行了叶片气体交换和在线同位素鉴别的综合测量，同时在没有土壤水分限制的情况下保持恒定的叶片-空气蒸气压力差（0.8 kPa）。在可控环境下，当温度超过光合作用的最适温度（30°C）时，所有受测物种的气孔导度（gs）和净光合作用速率（An）都会解偶联，即 gs 增加，An 减少。在解偶联过程中，不同物种的叶肉传导率（细胞壁、质膜和叶绿体膜传导率）持续显著下降；然而，这种下降并没有导致叶绿体表面和基质中的二氧化碳浓度降低。作者对二氧化碳扩散限制导致高温下光合作用下降的传统认识提出了质疑。他们认为，气孔和叶肉膜可以战略性地促进蒸腾降温和二氧化碳供应，尽管降低了水分利用效率，但是减轻了高温对叶片光合作用的压力。