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中美貿(mào)易波動(dòng)下的科研剛需破局：歐洲原裝植物光合表型方案
發(fā)布時(shí)間： 2025-05-09 點(diǎn)擊次數(shù)： 480次在波及全球的中美貿(mào)易戰(zhàn)背景下，多變的關(guān)稅和進(jìn)出口政策為科研設(shè)備的推廣和應(yīng)用帶來了極大的不確定性。北京易科泰作為深耕“生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康"研究監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域二十多年的老牌廠商，與幾十所國(guó)際生態(tài)儀器的研發(fā)機(jī)構(gòu)和廠商建立了密切的合作關(guān)系，現(xiàn)推出系列歐洲光合植物表型設(shè)備和技術(shù)方案——傳統(tǒng)植物光合儀 + 葉綠素?zé)晒獬上駜x。其中光合儀從氣體交換層面反映光合作用的物質(zhì)交換情況，葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)從光化學(xué)反應(yīng)層面揭示光合作用內(nèi)部機(jī)制，光合儀與葉綠素?zé)晒獬上駜x聯(lián)用可實(shí)現(xiàn)光合效率的時(shí)空動(dòng)態(tài)解析，全面揭示環(huán)境變化與植物光能吸收、電子傳遞及碳同化的綜合影響。
聯(lián)合應(yīng)用案例：
1） 從基因型到表型：植物抗逆性機(jī)制研究
吉林農(nóng)大、中科院、浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等聯(lián)合團(tuán)隊(duì)發(fā)表的文章《Salt stress improves the low-temperature tolerance in sugar beet in which carbohydrate metabolism and signal transduction are involved》中，結(jié)合利用轉(zhuǎn)錄組+代謝組+植物光合表型技術(shù)，深入剖析了鹽脅迫下甜菜低溫耐受性的生理機(jī)制，驗(yàn)證鹽脅迫能提高甜菜低溫耐受性且通過激素信號(hào)和碳水化合物代謝起作用的假設(shè)。
研究表明，鹽脅迫能維持甜菜在低溫下較高的光合潛力，減少 ROS 積累，進(jìn)而提高其低溫耐受性。從基因組數(shù)據(jù)中分析發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與氨基酸、碳水化合物、脂質(zhì)代謝及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的差異基因，揭示鹽脅迫通過調(diào)節(jié)激素信號(hào)通路、脂肪酸延長(zhǎng)以及碳水化合物代謝相關(guān)的關(guān)鍵基因、酶和代謝物發(fā)揮作用；同時(shí)，LCpro 光合儀測(cè)量的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間 CO?濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）等參數(shù)顯示，鹽脅迫能緩解低溫對(duì)甜菜光合作用的抑制，促進(jìn)光合碳同化；FluorCam 葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測(cè)量的 PSII 最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）等參數(shù)表明，鹽脅迫提升了低溫下 PSII 受體側(cè)的電子傳遞能力，維持了葉片的光合性能。多技術(shù)角度聯(lián)合驗(yàn)證了鹽脅迫會(huì)增強(qiáng)甜菜的低溫耐受性。
2） 種質(zhì)資源：通過植物表型信息挖掘潛在遺傳資源
英國(guó)一個(gè)由植物學(xué)、作物科學(xué)、生命科學(xué)等多學(xué)科聯(lián)合的研究團(tuán)隊(duì)，在文章《Variation in key leaf photosynthetic traits across wheat wild relatives is accession dependent not species dependent》中，基于植物光合生理、遺傳育種、基因分型等技術(shù)，通過研究對(duì)比多個(gè)小麥野生近緣種的光合、氣孔、葉綠素?zé)晒鈩?dòng)態(tài)和形態(tài)等植物表型性狀差異，挖掘潛在的遺傳信息資源。為將野生近緣種的遺傳多樣性引入現(xiàn)代小麥品種，以提高小麥光合作用效率和產(chǎn)量提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。
文章選取了全球88份小麥野生近緣種種質(zhì)，涵蓋5個(gè)屬的41個(gè)物種，同時(shí)選用3個(gè)現(xiàn)代小麥品種作對(duì)照，利用英國(guó)LCpro系列光合儀與捷克FluorCam系列葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)監(jiān)測(cè)小麥光合表型參數(shù)變化，以全面分析小麥野生近緣種與現(xiàn)代品種間的光合性狀差異。88 份種質(zhì)間光和CO2飽和光合同化率A_max差異達(dá) 2.3 倍，現(xiàn)代品種的A_max不高于野生近緣種，變異主要取決于種質(zhì)。不同屬和種質(zhì)在最大羧化速率V_cmax、電子傳遞速率J_max、V_cmax：J_max比值及CO2同化限制點(diǎn)C_itransition存在顯著差異。動(dòng)態(tài)光合方面，不同屬和種質(zhì)在葉綠素?zé)晒鈪?shù)響應(yīng)、NPQ 誘導(dǎo)和松弛時(shí)間存在差異，現(xiàn)代小麥 NPQ 松弛快但誘導(dǎo)慢。氣孔動(dòng)力學(xué)上，野生近緣種氣孔響應(yīng)存在顯著變異，部分比現(xiàn)代小麥快，且氣孔響應(yīng)與光合參數(shù)存在復(fù)雜關(guān)系。葉形態(tài)特征與光合能力相關(guān)，如 SLA 與A_max呈顯著負(fù)相關(guān)性。
3） 環(huán)境適應(yīng)：評(píng)估沙漠植物對(duì)未來降水模式的潛在適應(yīng)性
為全面評(píng)估氣候變化背景下的沙漠植物對(duì)未來降水模式的適應(yīng)性，甘肅農(nóng)大的科研團(tuán)隊(duì)在文章《Photosynthetic and Antioxidant Responses of Gymnocarpos przewalskii to Simulated Rainfall Changes》中利用易科泰的光合儀和葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)探究不同降雨水平對(duì)裸果木氣體交換參數(shù)、葉綠素?zé)晒馓匦院涂寡趸到y(tǒng)的影響。
研究中通過LCpro 光合儀從氣體交換層面反映光合作用的物質(zhì)交換情況，FluorCam 葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)從光化學(xué)反應(yīng)層面揭示光合作用內(nèi)部機(jī)制，二者搭配全面研究裸果木光合特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明降雨增加，凈光合速率P_n和蒸騰速率Tr會(huì)顯著上升；而降雨減少時(shí)，Pn的下降由氣孔（15% 減少時(shí)）和非氣孔（30% 減少時(shí)）限制引起，且降雨減少顯著提高水分利用效率（WUE），30% 降雨減少會(huì)顯著降低最大光合能力和弱光利用能力。同時(shí)降雨減少會(huì)使Fo、NPQ_Lss等葉綠素?zé)晒鈪?shù)下降，Fv/Fo、Fv/Fm增加，反映了植物PSII系統(tǒng)的受影響情況。
1. Liu L, Gai Z, Qiu X, et al. Salt stress improves the low-temperature tolerance in sugar beet in which carbohydrate metabolism and signal transduction are involved[J]. Environmental and Experimental Botany, 2023, 208: 105239.
2. McAusland L, Vialet‐Chabrand S, Jauregui I, et al. Variation in key leaf photosynthetic traits across wheat wild relatives is accession dependent not species dependent[J]. New Phytologist, 2020, 228(6): 1767-1780.
3. Huan H, Cui P, Lu G, et al. Photosynthetic and Antioxidant Responses of Gymnocarpos przewalskii to Simulated Rainfall Changes[J]. Forests, 2023, 14(4): NA-NA.
北京易科泰是國(guó)內(nèi)植物表型分析技術(shù)企業(yè)，致力于生態(tài)-農(nóng)業(yè)-健康研究監(jiān)測(cè)技術(shù)的推廣、研發(fā)與服務(wù)，為客戶提供植物表型分析技術(shù)方案：
u FP/AP系列手持式葉綠素?zé)晒鈨x
u FluorCam系列葉綠素?zé)晒獬上駜x
u FluorTron系列葉綠素?zé)晒?/span>/多功能高光譜成像系統(tǒng)
u PhenoPlot®-SIF輕便型高光譜成像技術(shù)
u PhenoTron® PTS植物表型成像分析系統(tǒng)
u ET-LEDIF葉綠素?zé)晒獗O(jiān)測(cè)系統(tǒng)
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