近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)分析恒定光與波動(dòng)光條件下水稻的生長(zhǎng)、光合生理和葉片解剖結(jié)構(gòu)差異，發(fā)現(xiàn)光合電子傳遞、ATP合酶活性以及非光化學(xué)淬滅（熱耗散）的調(diào)控是水稻適應(yīng)波動(dòng)光的重要生理過程。該研究揭示了作物在波動(dòng)光強(qiáng)下的光合生理調(diào)控機(jī)制，為作物在大田條件下光能高效利用提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《植物，細(xì)胞和環(huán)境（Plant, Cell & Environment）》。

 

　　據(jù)周文彬研究員介紹，由于太陽角度改變、云層運(yùn)動(dòng)、相鄰植物葉片遮擋以及葉片顫動(dòng)等的影響，大田環(huán)境條件下光照強(qiáng)度通常處于頻繁的波動(dòng)變化中（波動(dòng)光）。目前有關(guān)大田作物對(duì)波動(dòng)光的響應(yīng)研究鮮有報(bào)道，特別是作物如何適應(yīng)長(zhǎng)期波動(dòng)光的生理機(jī)制尚不清楚。

 

　　研究人員通過比較短期和長(zhǎng)期波動(dòng)光處理水稻植株，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期波動(dòng)光處理降低了水稻植株的株高和生長(zhǎng)速率。短期波動(dòng)光處理主要抑制光系統(tǒng)Ⅰ活性，而光系統(tǒng)Ⅱ由于受到非光化學(xué)淬滅的保護(hù)受影響較小。隨著波動(dòng)光處理時(shí)間的延長(zhǎng)，葉黃素循環(huán)組分玉米黃質(zhì)大量積累，類囊體腔側(cè)的酸化程度增加，誘導(dǎo)較高的非光化學(xué)淬滅。長(zhǎng)期波動(dòng)光處理使光系統(tǒng)Ⅰ受體側(cè)限制增加，而非光化學(xué)淬滅的增加降低了光系統(tǒng)Ⅱ的效率，電子傳遞速率在光系統(tǒng)Ⅰ和Ⅱ均下降，表明長(zhǎng)期波動(dòng)光處理使兩者活性均受到抑制。進(jìn)一步研究表明，長(zhǎng)期波動(dòng)光處理使氣孔開度減小，從而使氣孔導(dǎo)度下降，進(jìn)一步限制了CO2的同化，最終導(dǎo)致水稻生長(zhǎng)受到抑制。

　　水稻適應(yīng)長(zhǎng)期波動(dòng)光的光合生理調(diào)控機(jī)制

 

　　該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
 

　　原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/toc/13653040/0/ja