JIA | 石河子大学张旺锋教授课题组 海岛棉叶片内光合特征异质性的系统调控研究

科研人直通车 2022-05-05 00:00

以下文章来源于农业科学微平台 ，作者张玉洁 等

叶片是植物的主要光合器官，对环境变化较为敏感。光作为叶片光合作用的能量来源，光环境的变化会引起叶片结构与生理功能的变异。在自然条件下，并非整个叶片都处于相同的光环境，特别是像海岛棉一样存在翘曲现象的叶片，其主脉一侧部分的光截获会受到另一侧的影响。但异质性光照对叶片主脉两侧组织结构和光合生理的影响机制尚不清楚。

近期，石河子大学作物高产生理与栽培技术研究张旺锋教授团队完成的题为“Systematical regulation involved in heterogeneous photosynthetic characteristics of individual leaf in pima cotton”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》英文，JIA) 2022年4期正式发表。

该研究解析了叶片翘曲对不同方向叶片主脉两侧光环境的影响，明确了叶片主脉两侧光环境变化对其生长发育的影响，进而阐明了叶片不同部位光能截获与形态结构和光合生理特性之间的关系，揭示了单个叶片内主脉两侧之间可能存在的系统调控，为未来在叶片层次开展精细化试验和建立模型提供了理论依据和指导。

本研究以具有叶片翘曲特性的海岛棉为材料，通过田间原位测定和遮荫模拟试验相结合的方法进行深入研究。研究发现，在田间条件下，东、西向叶片主脉两侧的最大净光合速率、叶片面积、比叶重和叶绿素含量均表现出较大的异质性，而在南、北向叶片的主脉两侧无显著差异。同时，前三项指标与光照日辐射量（DPI）呈正先关关系，而后者与DPI呈显著的负相关关系。这表明叶片主脉两侧的光合异质性与其自身的光截获有关。此外，遮荫模拟试验也验证了这一结论。有趣的是，分别与自然状态下的叶片（UL）和单个叶片遮荫处理（IL）相比，一半遮荫叶片（HL）的未遮荫侧和遮荫侧的光合能力和叶片厚度均发生了显著变化。因此，推测叶片主脉一侧的光合特性的生长发育受到另一侧的系统调控。

石河子大学作物高产生理与栽培技术研究团队张亚黎教授为该文章的通讯作者，博士生张玉洁为该文章第一作者。该研究得到了国家自然基金项目（31860355; U1903302）和兵团区域创新引导计划（2021BB001）的资助。

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095311‍9‍20635651

Cite the article:

ZHANG Yu-jie, HAN Ji-mei, LEI Zhang-ying, MENG Hao-feng, ZHANG Wang-feng, ZHANG Ya-li. 2022. Systematical regulation involved in heterogeneous photosynthetic characteristics of individual leaf in pima cotton. Journal of Integrative Agriculture, 21(4): 995–1003.

研究团队简介

作物高产生理与栽培技术研究团队

石河子大学农学院作物高产生理与栽培技术研究团队由张旺锋教授领衔，主要开展棉花等作物产量生理与高产栽培技术研究。结合新疆绿洲光热资源及灌溉农业的特点，在棉花光合作用与逆境生理、产量形成的生理生态基础、优质高效栽培的技术及其理论、机采棉纤维品质变化及品质提升的关键农艺配套技术等方面开展了大量卓有成效的工作。先后承担完成国家科技支撑计划、国家自然科学基金项目等国家级项目15余项；发表学术论文150余篇，其中SCI收录40篇；获国家发明专利5项、实用新型专利6项；获省部级科技进步一、二等奖7项，在新疆棉花高产生理生态与栽培技术研究领域取得重要成果。