在干旱胁迫下，高二氧化碳浓度和强光照条件下，耐旱和易感品种的耶路撒冷洋蓟基因型之间的光合作用适应性差异

《BMC Plant Biology》：Adaptive photosynthetic in drought-resistant and susceptible Jerusalem artichoke genotypes under elevated CO? and light intensity during drought stress

耐旱与感旱莴苣品种在复合胁迫下光合特性差异研究。分析表明，CO?浓度升高（1000-1500 μmol·mol?1）和光强增强（2500 μmol·m?2·s?1）均显著提高光合速率（Pn）和蒸腾效率（TE），但抑制气孔导度（gs）。耐旱品种JA60在干旱胁迫下光合能力维持更优，gs调控更高效，叶面积和生物量损失更小；感旱品种KT2则表现出更高的TE峰值（1000 μmol·m?2·s?1）但光合能力受抑制更显著。两者共同响应包括CO?升高时gs下降、光强增强促进Pn，以及干旱加剧时TE提升。

　　

摘要

背景

在光照强度和二氧化碳（CO?）水平升高（相对于环境条件）以及干旱的共同影响下，光合作用会受到影响，不同基因型的反应可能因其对干旱的抵抗力而异。因此，本研究旨在探讨在干旱条件下，光照强度和二氧化碳浓度对具有不同干旱抗性的 Jerusalem artichoke 基因型光合特性的影响。

结果

二氧化碳浓度的升高提高了两种基因型的光合速率（Pn）和蒸腾效率（TE），但降低了气孔导度（g_s）和蒸腾速率（E）。对于耐旱基因型 JA 60，最高的 Pn 值出现在 1,000 μmol mol?1 CO? 的条件下；而对于易旱基因型 KT 2，则出现在 1,500 μmol mol?1 CO? 的条件下。此外，随着光合光子通量密度（PPFD）的增加，两种基因型的 Pn、g_s 和 E 都得到了改善，最佳响应值出现在 2,500 μmol m?2 s?1 PPFD 的条件下。在耐旱基因型中，TE 随着 PPFD 的增加而增加，直至 1,500 μmol m?2 s?1；而在易旱基因型中，TE 在 1,000 μmol m?2 s?1 时达到峰值，之后在干旱条件下逐渐下降。耐旱基因型表现出更有效的气孔调节能力、更高的光合能力、更好的蒸腾效率，以及在干旱胁迫下对叶片面积和生物量的维持能力更强；而易旱基因型在这些生理和生长相关特征上的控制能力较弱。

结论

耐旱的 JA 60 和易旱的 KT 2 采用了截然不同的生理策略。JA 60 在所有二氧化碳和光照条件下都能保持较高的 Pn、g_s 和 E，并在干旱条件下保持叶片面积和生物量；而 KT 2 在干旱条件下光合作用减弱，叶片面积和生物量下降更为明显，但蒸腾效率较高。尽管存在这些差异，两种基因型仍表现出一些共同的反应特征，包括在高二氧化碳浓度下气孔导度降低、水分胁迫期间蒸腾效率提高以及在高光照强度下光合速率增加。JA 60 在多重胁迫条件下的优异表现表明其适合在水分受限的环境中种植，而 KT 2 的节水策略为旨在提高蒸腾效率的育种计划提供了有价值的参考。