中國科學(xué)院在非生物脅迫對(duì)植物動(dòng)態(tài)光合效率的影響方面獲得進(jìn)展

在自然環(huán)境條件下，伴隨著頻繁的波動(dòng)光強(qiáng)，植物葉片接收到的光照是變化的。波動(dòng)光強(qiáng)導(dǎo)致作物的碳固定收益減少10%～40%，甚至更多。在全球氣候變化背景下，災(zāi)害氣候的發(fā)生頻次越來越高。波動(dòng)光強(qiáng)、干旱和高溫這些環(huán)境因素組合而成的復(fù)合脅迫，是自然田間環(huán)境中普遍存在的非生物逆境，威脅著植物的生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量。然而，各種逆境脅迫如何影響植物在波動(dòng)光強(qiáng)下的動(dòng)態(tài)光合效率，尚不清楚。

中國科學(xué)院昆明植物研究所張石寶研究團(tuán)隊(duì)通過研究模式植物番茄在干旱、高溫及復(fù)合脅迫（干旱和高溫）下的光合表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合脅迫會(huì)引起動(dòng)態(tài)光合效率的大幅度下降、造成碳饑餓。不同類型非生物脅迫限制番茄葉片動(dòng)態(tài)光合效率的靶點(diǎn)不同。單獨(dú)的干旱和高溫脅迫分別通過限制CO2擴(kuò)散（氣孔導(dǎo)度與葉肉導(dǎo)度）和生化活性來限制光合速率。在干旱和高溫復(fù)合脅迫下，葉肉導(dǎo)度的大幅度下降導(dǎo)致CO2無法正常通過擴(kuò)散途徑進(jìn)入葉綠體，造成卡爾文循環(huán)因缺乏底物而處于停滯狀態(tài)。因此，葉肉導(dǎo)度是干旱和高溫復(fù)合脅迫下植物動(dòng)態(tài)光合效率的主要限制因子。該研究揭示了非生物脅迫如何影響植物的動(dòng)態(tài)光合效率，提出了葉肉導(dǎo)度在復(fù)合脅迫條件下對(duì)植物動(dòng)態(tài)光合效率及作物產(chǎn)量的重要性。

相關(guān)研究成果于2023年11月13日以“Mesophyll conductance limits photosynthesis influctuating light under combined drought and heat stresses”為題，在線發(fā)表在《植物生理》（Plant Physiology）上。