一种水稻光合作用快速测定方法

正如上一篇所总结的,2019年是几乎没有成绩的一年。唯一一个工作在这年初终于被接受了。虽然这个工作从生物学的角度几乎没有任何创新,但是在各大表型组发展火速的今天,对于光合性状的表型化应该有些帮助。简单来说就是我们通过剪取分蘖带回室内测定的方式,把水稻光合作用测定的效率提高了10倍以上,且基本不受天气影响。这个方法并非我们首创,从事树木生理生态的研究人员早就用上了,因为面对高大的树木他们也没有其他办法。只是他们基本都是默认取树枝与原位测定是一个意思,当然不是一回事这一类研究也没有其他更好的办法。毕竟猴子母亲抱几斤的小猴爬树都会有行动不便,何况人抱着几十公斤的光合仪?

连根拔起有试过,效果非常差,而且也不适合批量化操作。所以选择了剪分蘖。既然要把分蘖带回实验室,首先自然就想到了怎么取?水分对植物的生存和生理功能的发挥起决定作用。事实上,已有非常多的证据表明,哪怕非常少的气泡引入都会使得整个导管系统失去水分运输的功能,从而导致植株死亡。因此,面临的第一个问题是避免分蘖剪取时的气泡引入。要避免就必须要让木质部的负压接近或等于0,否则不论怎么操作都有引入气泡的风险。符合条件的只有充分暗适应过的植物,于是把时间定在了凌晨(作为一个研究项目,自然也对比了其他时候取样)。当然,所有剪切操作都在去气水下进行是阻止空气进入导管的另一重屏障。

样品取回来以后,就是如何在室内进行处理并测定了。室内环境下要保证待测叶片所处的环境条件一致,尤其是光照条件,其实有一定的挑战的。事实上,我们花费了大量的人力资源在处理室内样品上。最后发现我们这一套方法至少对开花以前(开花以后目前还没尝试,可能会不同)的水稻还是很管用的。具体操作参见我们的论文吧(也可以在本站发表下载全文)。

当然,尽管方法提高了光合测定效率,其局限性也是显而易见的。


优势 缺陷
单点测定效率是传统方法的10倍以上 破坏性取样,人力成本高
光响应测定效率可达传统方法的5 仅能测定光合潜力,无法用于根系方面研究
测定过程基本不受天气影响 不适合干旱等水分处理试验研究
田间取样技术要求较高


所有这些缺陷里面,最不人道的要数:凌晨摸黑下田,忍受水田里蚊虫肆虐,水蛇惊扰

这个工作主要是由研究生杜婷婷及专硕新生孟平两人共同完成,目前也由孟平作为其硕士论文在继续发展。当然包括本科生及本人在内课题组全员参与了这项工作。