AP4 植物气孔计探索两种耐旱大豆品系的气孔响应

2024-05-08 17:37:55 点将科技 41

邱园皇家植物园(Kew)的 Caspar Chater 博士(高级研究负责人)及其同事在最近的一个研究项目中使用 Delta-T Devices AP4 植物气孔计来探索两种耐旱大豆品系的气孔响应。

邱园皇家植物园(Kew)拥有多样化的植物和真菌学收藏品,其研究人员的科学使命是充分开发有关植物和真菌的信息和潜在用途。

气孔是在叶片表面发现的孔隙,在气体交换和水分调节中起着至关重要的作用。气孔导度 Gs 是气孔打开和关闭的速率,可用作植物水和二氧化碳调节的定量测量。

实验概述

Chater博士说:我们对两个新的大豆品系感兴趣,它们表现出降低的气孔密度表型。研究表明,气孔密度降低的植物具有更高的水分利用效率和耐旱性。

在气候变化和减少农业投入需要的背景下,对耐旱作物的研究至关重要。比较低气孔密度线和野生型对照之间的气孔导度对于理解这些变化的生理后果至关重要。

在大豆研究的重要初步阶段,我们一直在使用AP4植物气孔计,其目的是回答两个问题,这些问题将为这些植物的未来生理和产量实验提供信息。

这些问题是:

1.我们是否看到不同成熟度的叶子之间的气孔导度存在差异?

2.我们应该种植多少个生物重复(植物数量和叶子数量)?

AP4 植物气孔计

KewAP4植物气孔计的使用

Chater博士解释了他们研究的方法在我们位于邱园的实验室中,在进行气孔导度测量时,标准做法是在第 3 个节点对中央三叶状物进行采样。这种方法允许对特定叶子的响应进行一致和纵向分析。

第三叶节点可以被认为是植物生理状态的代表,可以提供整个植物生理机能的快照。较老的叶子可能正在经历衰老,而较年轻的叶子可能会受到顶端优势的影响。

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在大豆实验的初步阶段,Chater博士的团队对幼叶进行了5次读数,对成熟叶进行了5次读数(上图1),并从每种基因型中抽取了3株植物。实验结果如下图2所示。


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实验结论

一、成熟叶片的气孔导度明显高于幼叶片

Chater博士说:对于所有3种基因型,我们观察到与幼叶相比,成熟叶片表现出显着更高的气孔导度。这表明成熟叶片的气孔密度增加,或气体交换和光合作用速率增加。为了在未来的实验中回答这个问题,我们将在每个时间点产生气孔印模

二、成熟叶片的气孔导度变化明显高于幼叶

他继续说:有趣的是,与相同基因型的幼叶相比,成熟叶片表现出显着更高的变异性。这种增加的变化可能归因于随着时间的推移积累的压力反应或发育信号。在成熟叶片中观察到的变异可能是导致成熟叶片中基因型气孔导度之间缺乏显着差异的原因。增加采样的植物数量可能会导致检测到更细微的差异,并提供更强大的统计分析。

三、1号系在幼叶中表现出明显高于野生型的气孔导度

他进一步解释道:在幼叶中,与野生型植物相比,1号线显示出显着更高的气孔导度,这表明气孔密度可能更高。这一观察结果表明,蒸腾作用导致的水分流失增加,挑战了我们对1号线作为耐旱大豆候选者的期望。这与先前在1号线和2号线中观察到的气孔密度降低表型不一致,因此表明该表型在叶片发育的后期阶段显示。因此,我们调整了我们的采样策略,在整个实验过程中将每个节点的叶子都包括在内。 

Chater博士总结道:“AP4 植物气孔计在研究的初步阶段产生的一致数据对项目的成功非常重要,该仪器有效的现场校准系统使我们对它给出的读数充满信心。


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