J. Exp. Bot.|旗叶可以帮助提高水稻的光合性能

伊利诺伊大学和国际水稻研究所的一个团队研究了六种水稻中的旗叶诱导过程，即从低光过渡到高光后光合作用再次开始的过程。图片提供：Liana Acevedo-Siaca / RIPE项目

在水稻植物中，旗叶是最后出现的，表明从作物生长到谷物生产的过渡。 该叶片中的光合作用提供了谷物填充所需的大部分碳水化合物，因此，它是单产潜力最重要的叶片。 伊利诺伊大学和国际水稻研究所（IRRI）的一个小组发现，不同水稻品种的一些旗叶比其他水稻更好地将光和二氧化碳转化为碳水化合物。 这一发现可能为育种高产水稻品种带来新的机会。

这项研究发表在《实验植物学杂志》上，探讨了旗叶诱导-从低光过渡到高光后，叶片经历了重新“启动”光合作用的过程。

这很重要，因为风，云和太阳在天空中的移动会引起光照水平的频繁波动。 光合作用适应这些变化的速度有多快对生产率产生重大影响。 这些研究人员首次揭示了水稻品种之间的旗叶适应光的波动能力的显着差异。 他们还表明，旗叶和开花前形成的叶片之间的调节能力不同。 为确定是否存在应对光照波动的能力而进行的第一步，分析了六个水稻品种，这些品种代表了3000多种不同物种的遗传变异的广度。

 在这项研究中，他们发现一种水稻品种的旗叶开始进行光合作用的速度几乎是最慢的两倍（185％）。 另一个表现最好的旗叶固定了152％的糖。 他们还发现，植物的旗叶将多少水换成促进光合作用的二氧化碳，差异很大（77％）。

此外，他们发现，在这些水稻品种的发育过程中，旗叶的水分利用效率与较早的水分利用效率相关，这表明可以在较年轻的水稻发育阶段筛选动态条件下的水分利用效率。

伊利诺伊大学和国际水稻研究所（IRRI）的一个团队发现，不同品种水稻的一些旗叶比其他品种更好地将光和二氧化碳转化为碳水化合物，这为育种高产水稻品种提供了新的机会。

此外，除了水分利用效率，我们还发现旗叶与植物上的其他叶片之间没有相关性，这表明可能需要对两种叶片进行优化诱导。” 大学作物科学与植物生物学系主任。 “虽然这意味着植物科学家和育种者需要做更多的工作，但这也意味着增加植物光合作用效率和水利用的更多机会。改善水的利用日益重要，因为农业已经占人类用水的70％以上，水稻 也许是其中最大的一部分。” 他们在“新植物学家”中证实了他们先前的研究，发现在波动条件和稳态条件下收集的数据之间没有相关性，在这种条件下，水稻植物一直暴露在恒定的高光下。 

这一发现增加了越来越多的共识，即研究人员应摆脱依赖于稳态测量的研究。 伊利诺伊州的博士后研究员第一作者Liana Acevedo-Siaca说：“我们意识到我们需要进行实验以更准确地反映这些植物在田间所经历的现实。” “我们需要集中精力捕捉动态条件，以便我们能够改善作物的实际生产效率，而不是实验室。”

More information: Liana G Acevedo-Siaca et al, Variation between rice accessions in photosynthetic induction in flag leaves and underlying mechanisms, Journal of Experimental Botany (2020). DOI: 10.1093/jxb/eraa520

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