為何葉綠素?zé)晒夂蜌饪讓?dǎo)度要一起測量?

解析光合作用下降的根本原因
如果氣孔導(dǎo)度下降,但最大光化學(xué)效率(Fv/Fm) 和實際光化學(xué)效率(ΦPSII) 保持穩(wěn)定,說明光合作用下降主要是由氣孔關(guān)閉限制CO?進(jìn)入導(dǎo)致的。這通常是輕中度脅迫下的可逆調(diào)節(jié)。 如果氣孔導(dǎo)度下降,同時Fv/Fm下降、初始熒光(Fo)上升(表明光系統(tǒng)II反應(yīng)中心受損)或非光化學(xué)淬滅(NPQ)異常,則說明光合機構(gòu)已發(fā)生光抑制或不可逆損傷。這種情況下,即使補充CO?也無法恢復(fù)光合能力。
評估光能利用與CO?固定的耦合狀態(tài)
能量失衡的監(jiān)測:如果氣孔關(guān)閉(CO?供應(yīng)減少),但葉片吸收的光能并未減少,多余的能量會通過活性氧爆發(fā)損傷光系統(tǒng)。此時,熒光參數(shù)(如電子傳遞速率(ETR) 與NPQ)能精準(zhǔn)反映植物是否啟動了光保護(hù)機制(熱耗散),以及這種保護(hù)機制是否足以防止光氧化。
避免誤導(dǎo):在某些情況下(如低溫和病害),氣孔導(dǎo)度可能正常,但葉綠素?zé)晒鈪?shù)早已顯示電子傳遞鏈?zhǔn)茏?。只測氣孔導(dǎo)度會得出“光合正?!钡腻e誤結(jié)論。
計算光呼吸與葉綠體CO?濃度的關(guān)鍵參數(shù)
通過同時獲取氣體交換數(shù)據(jù)(獲得表觀CO?同化速率A)和葉綠素?zé)晒鈹?shù)據(jù)(獲得電子傳遞速率),可以利用模型(如Yin等人提出的方法)分離出葉綠體中的CO?濃度,并估算出光呼吸速率。
這比僅通過經(jīng)典氣體交換模型(如Farquhar模型)估算細(xì)胞間隙CO?濃度(Ci)要精確得多,因為后者無法區(qū)分葉肉導(dǎo)度的影響。
儀器選擇
1、便攜式光合儀+熒光葉室:此方案可以在同一葉片、同一環(huán)境控制下,實時同步獲得全部氣體交換參數(shù) (A, gs, Ci) + 全部熒光參數(shù)(ΦPSII、ETR、NPQ、Fv/Fm等),精準(zhǔn)解析氣孔與非氣孔限制。
缺點是進(jìn)口品牌的價格昂貴(70~80萬元)。此外,儀器相對笨重,單獨樣品測量時間長,不適合快速篩選。

2、如果是探究干旱、高溫等脅迫下,植物是“氣孔關(guān)閉為主”還是“光系統(tǒng)受損為主”,同時需要在野外測大量樣本,熒光-氣孔儀(如LI-600)是一個合適的選擇。

3、如果預(yù)算特別緊張,可以考慮單獨的葉綠素?zé)晒鈨x(3萬左右)和單獨的氣孔計(6萬元左右),但是無法保證時間上的同步性。
來源:生態(tài)科研智選公眾號
