中(zhong)美貿易波(bo)動(dong)下的(de)科(ke)研(yan)剛需(xu)破局(ju)：歐洲原(yuan)裝植物(wu)光(guang)合表(biao)型(xing)方案

 在波及(ji)全(quan)球(qiu)的(de)中(zhong)美貿易戰(zhan)背(bei)景下，多(duo)變(bian)的(de)關稅和(he)進(jin)出口(kou)政策為科(ke)研(yan)設備的推(tui)廣和(he)應(ying)用(yong)帶來(lai)了(le)極大(da)的不(bu)確(que)定(ding)性(xing)。北(bei)京易科(ke)泰(tai)作為深(shen)耕(geng)“生態-農業(ye)-健(jian)康(kang)"研(yan)究監(jian)測(ce)技(ji)術領(ling)域二十(shi)多(duo)年的老牌廠(chang)商(shang)，與(yu)幾(ji)十(shi)所國際生態儀器的(de)研(yan)發機(ji)構(gou)和(he)廠(chang)商(shang)建(jian)立(li)了(le)密切的合(he)作關系，現推出系列歐洲光(guang)合植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)設備(bei)和(he)技(ji)術方(fang)案——傳(chuan)統(tong)植物(wu)光(guang)合儀 + 葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像儀。其(qi)中(zhong)光(guang)合儀從氣(qi)體(ti)交(jiao)換層面(mian)反(fan)映光(guang)合作用(yong)的(de)物(wu)質(zhi)交(jiao)換情(qing)況，葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像系統(tong)從光(guang)化學(xue)反(fan)應(ying)層面(mian)揭(jie)示光(guang)合作用(yong)內部機(ji)制(zhi)，光(guang)合儀與(yu)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像儀聯用(yong)可(ke)實現光(guang)合效(xiao)率的(de)時空動(dong)態(tai)解析(xi)，全(quan)面(mian)揭(jie)示環(huan)境變(bian)化與(yu)植(zhi)物(wu)光(guang)能吸收(shou)、電子(zi)傳(chuan)遞(di)及(ji)碳(tan)同(tong)化的綜(zong)合影響。

聯合(he)應(ying)用(yong)案例(li)：

1） 從基(ji)因型(xing)到(dao)表(biao)型(xing)：植物(wu)抗(kang)逆(ni)性機(ji)制(zhi)研(yan)究

吉林農大(da)、中科(ke)院、浙江大(da)學(xue)、中(zhong)國科(ke)學(xue)院大(da)學(xue)等(deng)聯合(he)團隊(dui)發(fa)表(biao)的文章《Salt stress improves the low-temperature tolerance in sugar beet in which carbohydrate metabolism and signal transduction are involved》中(zhong)，結合利用(yong)轉(zhuan)錄(lu)組+代謝組+植(zhi)物(wu)光(guang)合表(biao)型(xing)技術，深(shen)入(ru)剖析(xi)了(le)鹽(yan)脅(xie)迫下甜菜低(di)溫耐(nai)受(shou)性的(de)生理機(ji)制(zhi)，驗(yan)證鹽(yan)脅(xie)迫能提(ti)高(gao)甜菜低(di)溫耐(nai)受(shou)性且通過激素(su)信(xin)號(hao)和(he)碳(tan)水(shui)化合物(wu)代謝起(qi)作用(yong)的(de)假設(she)。

研(yan)究表(biao)明，鹽(yan)脅(xie)迫能維持(chi)甜菜在低(di)溫下較(jiao)高(gao)的(de)光(guang)合潛力(li)，減(jian)少 ROS 積(ji)累，進(jin)而(er)提(ti)高(gao)其(qi)低(di)溫耐(nai)受(shou)性。從基(ji)因組(zu)數(shu)據中(zhong)分(fen)析發(fa)現了(le)多(duo)個(ge)與(yu)氨(an)基酸、碳(tan)水(shui)化合物(wu)、脂質代謝及(ji)信(xin)號(hao)轉(zhuan)導(dao)相關的差(cha)異基(ji)因，揭(jie)示鹽(yan)脅(xie)迫通過調(tiao)節激素(su)信(xin)號(hao)通路、脂肪(fang)酸延長(chang)以及(ji)碳(tan)水(shui)化合物(wu)代謝相關的關鍵(jian)基因、酶(mei)和(he)代謝物(wu)發(fa)揮作用(yong)；同(tong)時，LCpro 光(guang)合儀測量(liang)的凈(jing)光(guang)合速率（Pn）、氣(qi)孔導度(du)（Gs）、胞(bao)間 CO₂濃(nong)度(du)（Ci）和(he)蒸騰(teng)速率（Tr）等(deng)參(can)數(shu)顯(xian)示(shi)，鹽(yan)脅(xie)迫能緩(huan)解(jie)低(di)溫對甜菜光(guang)合作用(yong)的(de)抑制(zhi)，促進(jin)光(guang)合碳(tan)同(tong)化；FluorCam 葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像系統(tong)測量(liang)的 PSII 最(zui)大(da)光(guang)化學(xue)效(xiao)率（Fv/Fm）等(deng)參(can)數(shu)表(biao)明，鹽(yan)脅(xie)迫提(ti)升(sheng)了(le)低(di)溫下 PSII 受(shou)體(ti)側(ce)的電子(zi)傳遞(di)能力(li)，維(wei)持(chi)了(le)葉片(pian)的光(guang)合性(xing)能。多(duo)技術角(jiao)度(du)聯合(he)驗(yan)證了(le)鹽(yan)脅(xie)迫會(hui)增(zeng)強(qiang)甜菜的(de)低(di)溫耐(nai)受(shou)性。

2） 種(zhong)質(zhi)資(zi)源：通過植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)信息(xi)挖(wa)掘(jue)潛在遺傳資(zi)源

英(ying)國壹個(ge)由植(zhi)物(wu)學(xue)、作物(wu)科(ke)學(xue)、生命科(ke)學(xue)等(deng)多(duo)學(xue)科(ke)聯合(he)的(de)研(yan)究團隊(dui)，在文章《Variation in key leaf photosynthetic traits across wheat wild relatives is accession dependent not species dependent》中(zhong)，基於植物(wu)光(guang)合生理、遺傳育(yu)種(zhong)、基(ji)因分(fen)型(xing)等(deng)技(ji)術，通過研(yan)究對比(bi)多(duo)個(ge)小(xiao)麥野(ye)生近緣(yuan)種(zhong)的(de)光(guang)合、氣(qi)孔、葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)動態(tai)和(he)形態(tai)等(deng)植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)性狀(zhuang)差(cha)異，挖(wa)掘(jue)潛在的遺傳信(xin)息(xi)資(zi)源。為將(jiang)野(ye)生近緣(yuan)種(zhong)的(de)遺傳多(duo)樣(yang)性引入(ru)現代小(xiao)麥品種(zhong)，以提(ti)高(gao)小(xiao)麥光(guang)合作用(yong)效(xiao)率和(he)產(chan)量提(ti)供(gong)理論(lun)依據(ju)和(he)實(shi)踐指(zhi)導(dao)。

文章選取(qu)了(le)全球(qiu)88份(fen)小(xiao)麥野(ye)生近緣(yuan)種(zhong)種(zhong)質(zhi)，涵(han)蓋(gai)5個(ge)屬的(de)41個(ge)物(wu)種(zhong)，同(tong)時選用(yong)3個(ge)現代小(xiao)麥品種(zhong)作對照(zhao)，利用(yong)英(ying)國LCpro系列光(guang)合儀與(yu)捷克(ke)FluorCam系列葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像系統(tong)監(jian)測(ce)小(xiao)麥光(guang)合表(biao)型(xing)參(can)數(shu)變(bian)化，以全(quan)面(mian)分(fen)析小(xiao)麥野(ye)生近緣(yuan)種(zhong)與(yu)現代品種(zhong)間(jian)的光(guang)合性(xing)狀差(cha)異。88 份(fen)種(zhong)質(zhi)間光(guang)和(he)CO2飽和(he)光(guang)合同(tong)化率A_max差(cha)異達(da) 2.3 倍(bei)，現代品種(zhong)的(de)A_max不(bu)高(gao)於(yu)野(ye)生近緣(yuan)種(zhong)，變(bian)異主(zhu)要(yao)取(qu)決於(yu)種(zhong)質(zhi)。不(bu)同(tong)屬和(he)種(zhong)質(zhi)在最大(da)羧化速率V_cmax、電(dian)子傳遞(di)速率J_max、V_cmax：J_max比(bi)值及(ji)CO2同(tong)化限制(zhi)點C_itransition存(cun)在顯著差(cha)異。動(dong)態(tai)光(guang)合方(fang)面(mian)，不(bu)同(tong)屬和(he)種(zhong)質(zhi)在葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)響應(ying)、NPQ 誘導和(he)松(song)弛(chi)時間存(cun)在差(cha)異，現代小(xiao)麥 NPQ 松(song)弛(chi)快(kuai)但(dan)誘導慢。氣(qi)孔動力(li)學(xue)上，野(ye)生近緣(yuan)種(zhong)氣(qi)孔響應(ying)存在顯著變(bian)異，部分(fen)比(bi)現代小(xiao)麥快(kuai)，且氣(qi)孔響應(ying)與(yu)光(guang)合參(can)數(shu)存(cun)在復雜關系。葉形態(tai)特(te)征(zheng)與(yu)光(guang)合能力(li)相(xiang)關，如 SLA 與(yu)A_max呈(cheng)顯(xian)著負(fu)相(xiang)關性。

3） 環(huan)境適(shi)應(ying)：評估(gu)沙(sha)漠植物(wu)對未(wei)來(lai)降(jiang)水模(mo)式(shi)的(de)潛在適(shi)應(ying)性

為全(quan)面(mian)評(ping)估(gu)氣(qi)候(hou)變(bian)化背景下的(de)沙(sha)漠植物(wu)對未(wei)來(lai)降(jiang)水模(mo)式(shi)的(de)適(shi)應(ying)性，甘肅農大(da)的科(ke)研(yan)團隊(dui)在文章《Photosynthetic and Antioxidant Responses of Gymnocarpos przewalskii to Simulated Rainfall Changes》中(zhong)利用(yong)易科(ke)泰(tai)的光(guang)合儀和(he)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像系統(tong)探究(jiu)不(bu)同(tong)降(jiang)雨水(shui)平(ping)對裸(luo)果(guo)木氣(qi)體(ti)交(jiao)換參(can)數(shu)、葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)特性(xing)和(he)抗(kang)氧化系統(tong)的影(ying)響。

研(yan)究中通過LCpro 光(guang)合儀從氣(qi)體(ti)交(jiao)換層面(mian)反(fan)映光(guang)合作用(yong)的(de)物(wu)質(zhi)交(jiao)換情(qing)況，FluorCam 葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像系統(tong)從光(guang)化學(xue)反(fan)應(ying)層面(mian)揭(jie)示光(guang)合作用(yong)內部機(ji)制(zhi)，二(er)者搭(da)配(pei)全(quan)面(mian)研(yan)究裸果(guo)木光(guang)合特(te)性。實(shi)驗(yan)結果(guo)表(biao)明降(jiang)雨增(zeng)加，凈光(guang)合速率P_n和(he)蒸騰(teng)速率Tr會(hui)顯著上升(sheng)；而(er)降(jiang)雨減(jian)少時，Pn的(de)下降(jiang)由氣(qi)孔（15% 減(jian)少時）和(he)非(fei)氣(qi)孔（30% 減(jian)少時）限制(zhi)引(yin)起(qi)，且降(jiang)雨減(jian)少顯(xian)著提(ti)高(gao)水(shui)分(fen)利用(yong)效(xiao)率（WUE），30% 降(jiang)雨減(jian)少會(hui)顯著降(jiang)低(di)最大(da)光(guang)合能力(li)和(he)弱光(guang)利用(yong)能力(li)。同(tong)時降(jiang)雨減(jian)少會(hui)使Fo、NPQ_Lss等(deng)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)下降(jiang)，Fv/Fo、Fv/Fm增(zeng)加，反映了(le)植物(wu)PSII系統(tong)的受(shou)影響情(qing)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(ke)泰(tai)是國內植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)分(fen)析技(ji)術企業，致(zhi)力(li)於(yu)生態-農業(ye)-健(jian)康(kang)研(yan)究監(jian)測(ce)技(ji)術的(de)推(tui)廣、研(yan)發與(yu)服(fu)務，為客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)分(fen)析技(ji)術方(fang)案：

u FP/AP系列手(shou)持(chi)式葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)儀

u FluorCam系列葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像儀

u FluorTron系列葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)/多(duo)功能高(gao)光(guang)譜成(cheng)像系統(tong)

u PhenoPlot®-SIF輕(qing)便(bian)型(xing)高(gao)光(guang)譜成(cheng)像技(ji)術

u PhenoTron® PTS植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)成(cheng)像分(fen)析系統(tong)

u ET-LEDIF葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)監(jian)測(ce)系統(tong)