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AP4 植物氣孔計探索兩種耐旱大豆品系的氣孔響應(yīng)

2024-05-08 17:37:55 點將科技 83

邱園皇家植物園(Kew)的 Caspar Chater 博士(高級研究負責(zé)人)及其同事在最近的一個研究項目中使用 Delta-T Devices AP4 植物氣孔計來探索兩種耐旱大豆品系的氣孔響應(yīng)。

邱園皇家植物園(Kew)擁有多樣化的植物和真菌學(xué)收藏品,其研究人員的科學(xué)使命是充分開發(fā)有關(guān)植物和真菌的信息和潛在用途。

氣孔是在葉片表面發(fā)現(xiàn)的孔隙,在氣體交換和水分調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。氣孔導(dǎo)度 Gs 是氣孔打開和關(guān)閉的速率,可用作植物水和二氧化碳調(diào)節(jié)的定量測量。

實驗概述

Chater博士說:我們對兩個新的大豆品系感興趣,它們表現(xiàn)出降低的氣孔密度表型。研究表明,氣孔密度降低的植物具有更高的水分利用效率和耐旱性。

在氣候變化和減少農(nóng)業(yè)投入需要的背景下,對耐旱作物的研究至關(guān)重要。比較低氣孔密度線和野生型對照之間的氣孔導(dǎo)度對于理解這些變化的生理后果至關(guān)重要。

在大豆研究的重要初步階段,我們一直在使用AP4植物氣孔計,其目的是回答兩個問題,這些問題將為這些植物的未來生理和產(chǎn)量實驗提供信息。

這些問題是:

1.我們是否看到不同成熟度的葉子之間的氣孔導(dǎo)度存在差異?

2.我們應(yīng)該種植多少個生物重復(fù)(植物數(shù)量和葉子數(shù)量)?

AP4 植物氣孔計

KewAP4植物氣孔計的使用

Chater博士解釋了他們研究的方法在我們位于邱園的實驗室中,在進行氣孔導(dǎo)度測量時,標(biāo)準(zhǔn)做法是在第 3 個節(jié)點對中央三葉狀物進行采樣。這種方法允許對特定葉子的響應(yīng)進行一致和縱向分析。

第三葉節(jié)點可以被認為是植物生理狀態(tài)的代表,可以提供整個植物生理機能的快照。較老的葉子可能正在經(jīng)歷衰老,而較年輕的葉子可能會受到頂端優(yōu)勢的影響。

圖片關(guān)鍵詞

在大豆實驗的初步階段,Chater博士的團隊對幼葉進行了5次讀數(shù),對成熟葉進行了5次讀數(shù)(上圖1),并從每種基因型中抽取了3株植物。實驗結(jié)果如下圖2所示。


圖片關(guān)鍵詞

實驗結(jié)論

一、成熟葉片的氣孔導(dǎo)度明顯高于幼葉片

Chater博士說:對于所有3種基因型,我們觀察到與幼葉相比,成熟葉片表現(xiàn)出顯著更高的氣孔導(dǎo)度。這表明成熟葉片的氣孔密度增加,或氣體交換和光合作用速率增加。為了在未來的實驗中回答這個問題,我們將在每個時間點產(chǎn)生氣孔印模

二、成熟葉片的氣孔導(dǎo)度變化明顯高于幼葉

他繼續(xù)說:有趣的是,與相同基因型的幼葉相比,成熟葉片表現(xiàn)出顯著更高的變異性。這種增加的變化可能歸因于隨著時間的推移積累的壓力反應(yīng)或發(fā)育信號。在成熟葉片中觀察到的變異可能是導(dǎo)致成熟葉片中基因型氣孔導(dǎo)度之間缺乏顯著差異的原因。增加采樣的植物數(shù)量可能會導(dǎo)致檢測到更細微的差異,并提供更強大的統(tǒng)計分析。

三、1號系在幼葉中表現(xiàn)出明顯高于野生型的氣孔導(dǎo)度

他進一步解釋道:在幼葉中,與野生型植物相比,1號線顯示出顯著更高的氣孔導(dǎo)度,這表明氣孔密度可能更高。這一觀察結(jié)果表明,蒸騰作用導(dǎo)致的水分流失增加,挑戰(zhàn)了我們對1號線作為耐旱大豆候選者的期望。這與先前在1號線和2號線中觀察到的氣孔密度降低表型不一致,因此表明該表型在葉片發(fā)育的后期階段顯示。因此,我們調(diào)整了我們的采樣策略,在整個實驗過程中將每個節(jié)點的葉子都包括在內(nèi)。 

Chater博士總結(jié)道:“AP4 植物氣孔計在研究的初步階段產(chǎn)生的一致數(shù)據(jù)對項目的成功非常重要,該儀器有效的現(xiàn)場校準(zhǔn)系統(tǒng)使我們對它給出的讀數(shù)充滿信心。