邱園皇家植物園（Kew）的 Caspar Chater 博士（高級(jí)研究負(fù)責(zé)人）及其同事在最近的一個(gè)研究項(xiàng)目中使用 Delta-T Devices 的AP4 植物氣孔計(jì)來探索兩種耐旱大豆品系的氣孔響應(yīng)。

邱園皇家植物園（Kew）擁有多樣化的植物和真菌學(xué)收藏品，其研究人員的科學(xué)使命是充分開發(fā)有關(guān)植物和真菌的信息和潛在用途。

氣孔是在葉片表面發(fā)現(xiàn)的孔隙，在氣體交換和水分調(diào)節(jié)中起著至關(guān)重要的作用。氣孔導(dǎo)度 （Gs） 是氣孔打開和關(guān)閉的速率，可用作植物水和二氧化碳調(diào)節(jié)的定量測(cè)量。

實(shí)驗(yàn)概述

Chater博士說：“我們對(duì)兩個(gè)新的大豆品系感興趣，它們表現(xiàn)出降低的氣孔密度表型。研究表明，氣孔密度降低的植物具有更高的水分利用效率和耐旱性。

在氣候變化和減少農(nóng)業(yè)投入需要的背景下，對(duì)耐旱作物的研究至關(guān)重要。比較低氣孔密度線和野生型對(duì)照之間的氣孔導(dǎo)度對(duì)于理解這些變化的生理后果至關(guān)重要。

在大豆研究的重要初步階段，我們一直在使用AP4植物氣孔計(jì)，其目的是回答兩個(gè)問題，這些問題將為這些植物的未來生理和產(chǎn)量實(shí)驗(yàn)提供信息。

這些問題是：

1.我們是否看到不同成熟度的葉子之間的氣孔導(dǎo)度存在差異？

2.我們應(yīng)該種植多少個(gè)生物重復(fù)（植物數(shù)量和葉子數(shù)量）？

Kew對(duì)AP4植物氣孔計(jì)的使用

Chater博士解釋了他們研究的方法“在我們位于邱園的實(shí)驗(yàn)室中，在進(jìn)行氣孔導(dǎo)度測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)做法是在第 3 個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)中央三葉狀物進(jìn)行采樣。這種方法允許對(duì)特定葉子的響應(yīng)進(jìn)行一致和縱向分析。

第三葉節(jié)點(diǎn)可以被認(rèn)為是植物生理狀態(tài)的代表，可以提供整個(gè)植物生理機(jī)能的快照。較老的葉子可能正在經(jīng)歷衰老，而較年輕的葉子可能會(huì)受到頂端優(yōu)勢(shì)的影響。

在大豆實(shí)驗(yàn)的初步階段，Chater博士的團(tuán)隊(duì)對(duì)幼葉進(jìn)行了5次讀數(shù)，對(duì)成熟葉進(jìn)行了5次讀數(shù)（上圖1），并從每種基因型中抽取了3株植物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖2所示。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

一、成熟葉片的氣孔導(dǎo)度明顯高于幼葉片

Chater博士說：“對(duì)于所有3種基因型，我們觀察到與幼葉相比，成熟葉片表現(xiàn)出顯著更高的氣孔導(dǎo)度。這表明成熟葉片的氣孔密度增加，或氣體交換和光合作用速率增加。為了在未來的實(shí)驗(yàn)中回答這個(gè)問題，我們將在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)產(chǎn)生氣孔印模

二、成熟葉片的氣孔導(dǎo)度變化明顯高于幼葉

他繼續(xù)說：“有趣的是，與相同基因型的幼葉相比，成熟葉片表現(xiàn)出顯著更高的變異性。這種增加的變化可能歸因于隨著時(shí)間的推移積累的壓力反應(yīng)或發(fā)育信號(hào)。在成熟葉片中觀察到的變異可能是導(dǎo)致成熟葉片中基因型氣孔導(dǎo)度之間缺乏顯著差異的原因。增加采樣的植物數(shù)量可能會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)到更細(xì)微的差異，并提供更強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)分析。

三、1號(hào)系在幼葉中表現(xiàn)出明顯高于野生型的氣孔導(dǎo)度

他進(jìn)一步解釋道：“在幼葉中，與野生型植物相比，1號(hào)線顯示出顯著更高的氣孔導(dǎo)度，這表明氣孔密度可能更高。這一觀察結(jié)果表明，蒸騰作用導(dǎo)致的水分流失增加，挑戰(zhàn)了我們對(duì)1號(hào)線作為耐旱大豆候選者的期望。這與先前在1號(hào)線和2號(hào)線中觀察到的氣孔密度降低表型不一致，因此表明該表型在葉片發(fā)育的后期階段顯示。因此，我們調(diào)整了我們的采樣策略，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中將每個(gè)節(jié)點(diǎn)的葉子都包括在內(nèi)。 

Chater博士總結(jié)道：“AP4 植物氣孔計(jì)在研究的初步階段產(chǎn)生的一致數(shù)據(jù)對(duì)項(xiàng)目的成功非常重要，該儀器有效的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)使我們對(duì)它給出的讀數(shù)充滿信心。”