叶肉导度影响水分利用效率定量预测—基于光合13C分馏模型

       近日，福建师范大学巩晓颖教授、杨玉盛教授团队在”叶肉导度（gm）影响植物水分利用效率（iWUE）预测”方面取得重要进展，相关成果以“Accounting for mesophyll conductance substantially improves 13C‐based estimates of intrinsic water‐use efficiency”为题发表于 New Phytologist 杂志。该项研究由福建师范大学主导开展，并获得了慕尼黑工业大学、澳大利亚国立大学合作团队的支持和协助。

       植物内在水分利用效率（iWUE）是评估生态系统碳水循环过程的重要参数，是植物学、生态学、农业科学等学科的重要研究内容。碳同位素分馏值（Δ）被广泛用于表征C3植物的iWUE，但在早期研究中通常忽略了叶肉导度（gm）对基于Δ预测的iWUE的影响。gm指的是CO2从细胞间隙到叶绿体羧化位点的扩散导度，gm对于准确预测从叶片到生态系统尺度的光合碳同化速率以及水分利用效率有重要意义。然而，目前尚未建立充分考虑gm效应的水分利用效率预测模型。该研究结合了同位素分馏机理模型、文献数据综合分析以及光合13C分馏在线联测等手段，提出了包含gm效应的iWUE预测模型（iWUEmes模型）；并通过实测数据证实了iWUEmes模型能更准确地预测植物水分利用效率，可被广泛用于植物生理学、古气候重建、作物育种筛选等研究领域。

       巩晓颖教授、杨玉盛教授团队的该项研究成果对植物学、生态学、农业科学等学科研究发展具有重要推进意义。

       值得关注的是，该项研究采用了传统光合仪连接同位素质谱IRMS的测定系统，整套系统成本高昂，且不宜携带，这在一定程度上限制了此类研究的进一步深入开展。今天为大家介绍的IPS-1000便携式同位素光合作用测量系统，则可以完美地弥补以上不足，具有便携、可以野外操作，价格比光合+质谱仪低，没有复杂操作、使用简单，可以自动设计多个CO2同位素和CO2浓度，可以进行任意光强设置等优势。

       IPS-1000便携式同位素光合作用测量系统是一套能够高精度测量叶片尺度碳同位素变化和光合作用的仪器。该测量系统开创性地将光合研究提高到同位素水平，在保证较高精度测量12CO2 气体交换（传统概念的12C光合作用）的同时，较高精度测量13CO2气体交换（13C光合作用），从而实现12C和13C光合作用的同步测量及耦合的碳同位素交换的同步测量。而在研的同位素荧光光合测量系统，在获得12C和13C光合作用、同位素光合作用的同时，同步测量荧光参数。

• 野外便携应用？ NO

• 快速同步气体浓度和同位素测量？ NO

• 防扩散气路和叶室设计？ NO

• 多路同位素气体自动稀释和切换？ NO

技术原理

       光谱同位素技术耦合气体交换技术

优势特点

• 商品化便携式在线同位素光合作用分析系统

• 同步测量12C和13C光合作用以及耦合的碳（氧）同位素光合

• 具有较快的响应时间和测量速度

• 具有自动的光响应曲线、CO2响应曲线和同位素光合

• 具有6通道超高精度的在线标定和同位素气体供应系统 

• 能够拓展应用于叶片尺度水同位素变化和蒸腾作用研究

• 能够拓展用于植物CH4代谢途径的研究

       该系统可被广泛应用于植物生理、育种筛查、生态研究等各个领域，并进一步提升植物学家、农艺学家和生态学家在相关领域研究的深度和广度。