植物非叶光合作用（穗光合）研究进展及测定方法

#研究进展
近期发表在New phytologist的综述研究表明，除了叶片外，其他绿色非叶组织也能进行光合作用，对植物整体碳获取有潜在贡献。这些非叶器官包括茎、穗、绿色花器官、荚和果实，它们在不同程度上参与光合作用，对植物整体碳增益贡献巨大。
过去的研究主要集中在叶片上，而对于非叶组织的贡献较少。然而，穗部、果实等非叶组织的光合速率可能较低，但由于其相对较大的表面积，植物整体碳增益仍然可观。穗部光合作用在小麦等作物中被证明具有潜在提高作物产量的能力，进一步研究表明穗部光合作用对产量的贡献与光合作用呈正相关。
研究者在小麦植株中过表达卡尔文循环酶，成功提高了穗部光合作用。这一发现为通过操纵非叶器官的光合作用能力来提高作物产量提供了新的途径。另外，自然变异中存在着不同器官光合作用能力的差异，为育种计划提供了潜在机会。
在叶片受到损伤或胁迫时，非叶器官的光合作用对产量的重要性更为凸显。例如，在水分胁迫条件下，小麦旗叶光合作用能力降低，而穗部光合作用能够保持并对产量维持至关重要。
气孔在非叶组织中的作用尚未完全被理解，但已有研究显示，在穗部、茎秆和果实等非叶器官中存在气孔，它们可能对光合作用、蒸腾作用和水分运动起到重要作用。不同组织中的气孔密度差异可能与其功能有关。例如，穗部气孔密度较低的小麦品种具有更高的水分利用效率和耐旱性。
综上所述，非叶片光合作用是一个具有潜力的研究领域，深入了解和操纵非叶器官的光合作用能力和气孔行为将为提高作物产量、抗逆性以及水分利用效率提供新的途径。评价非叶光合作用的方法相对复杂，因为这些组织的结构和光合作用途径与叶片不同。传统的气体交换测量方法在非叶片区域难以实现，因此研究者提出了一些间接评价方法，如叶绿素荧光测量、膜进样质谱法和热成像技术等。这些方法有助于更全面地了解非叶器官的光合作用过程。但可能会造成干扰和偏差。因此，迫切需要开发更稳健的，并且能够实现原位测定的方法。
 
#植物穗光合测定方法介绍
1.试验地点与种植情况：
·试验在中国科学院上海植物生理生态研究所松江育种站水稻田进行。
·种植水稻分别于2015年6月1日和2016年6月5日催芽后在苗床播种，后移栽至大田。
·使用随机区组设计，5个重复，每个包含56株植株，基肥及追施氮肥等农艺措施实施。
2.水稻品种及来源：
·2015年试验使用5个水稻品种，包括超优产杂交稻品种YLY900、CY1000、传统籼型杂交稻品种SY63，籼型自交系品种9311，以及1个粳稻自交系品种XS134。
·2016年在上述基础上增加2个粳籼杂交品种YY538和YY17。
3.光合作用测量仪构建：
·为直接测量穗部光合作用，构建了穗部光合作用测量仪（P-chamber)。
·P-chamber与红外气体分析仪(LI-6400)联用，可测量整个水稻穗部的光合速率和呼吸速率。
·P-chamber包括铝制腔体、冷却翅片、冷却风扇，内部有混气风机、光源、PFD控制系统。
 
4.光合气体交换参数测定：
·使用Li-6400与P-chamber连接，通过控制流入空气的流量和CO₂浓度，记录光合速率和呼吸速率。
·测定光合光和CO₂响应曲线，包括光照强度和CO₂浓度的手动改变。
5.穗部面积计算：
·对每个水稻品种选取20个穗部进行扫描，利用图像处理软件计算净光合速率和暗呼吸速率。·计算穗的总面积，包括颖花和枝梗面积。
6.农艺性状测量：
·在收获时，对每个品种的20个标记穗中的5个进行样品取样。
·测量穗长、穗重，通过脱粒确定颖花数和实粒数总量，进而计算千粒重。

#部分测试结果图展示
  图2.7个水稻品种灌浆期穗部总光合速率和呼吸速率的动态变化。(a)和(b)分别说明了4个籼稻品种和3个粳稻或粳籼杂交品种。
 
#原文链接
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18671
https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-020-00633-1

#产品介绍
植物非叶光合作用测量仪（P-Chamber）是一种特殊设计的专为测量大型、非规则形态植物器官(如稻穗、麦穗、豆荚、角果、绿茎和整叶等）的光合和呼吸速率的气体交换测量室，可以连接到Li-6400、GFS3000等各种型号的光合仪上使用。
http://www.shu-feng.com.cn/productinfo/416318.html