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解析植物葉片葉肉導(dǎo)度的物理及分子機(jī)制

來(lái)源：齊一生物科技（上海）有限公司 2023年08月21日 17:00

　　葉肉導(dǎo)度用于表征二氧化碳從氣孔下腔進(jìn)入到葉綠體直至被Rubisco固定這一路徑的阻力，是限制葉片葉綠體中二氧化碳濃度，進(jìn)而影響葉片光合速率的重要生理參數(shù)。葉肉導(dǎo)度是繼氣孔導(dǎo)度、光合作用生化限制之后的第三大限制光合效率的重要因素。由于提高葉肉導(dǎo)度可以同時(shí)提高葉片水分及光能利用效率，因此其成為光合作用改良的重要靶標(biāo)。理論上講，葉肉導(dǎo)度作為一個(gè)物理參數(shù)，不應(yīng)受到外界環(huán)境影響。然而，實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)其隨光線及CO2變化而變化，而且在不同植物中呈現(xiàn)不同變化趨勢(shì)。準(zhǔn)確解析葉肉導(dǎo)度的物理及分子機(jī)制，并闡明其對(duì)環(huán)境響應(yīng)的機(jī)理，是當(dāng)前葉肉導(dǎo)度基礎(chǔ)及應(yīng)用研究中的重大課題。

　　中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所朱新廣研究組于7月25日在《植物、細(xì)胞與環(huán)境》(Plant， Cell & Environment)上在線發(fā)表了題為Components of Mesophyll Resistance and Their Environmental Responses： A Theoretical Modeling Analysis 的科研成果。該工作通過(guò)建立水稻葉片結(jié)構(gòu)的三維重建，精確模擬了光和CO2在葉片內(nèi)部的物理傳播和生化反應(yīng)過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，葉肉導(dǎo)度受四個(gè)因素控制：葉片內(nèi)部光合特性的異質(zhì)性、呼吸及光呼吸速率、葉綠體被膜對(duì)碳酸氫根的通透性、細(xì)胞質(zhì)及葉綠體基質(zhì)中的碳酸酐酶催化的CO2水化反應(yīng)。該工作除了發(fā)展了精細(xì)的三維反應(yīng)擴(kuò)散模型之外，同時(shí)還發(fā)展了葉肉導(dǎo)度解析模型，為開(kāi)展葉肉導(dǎo)度的生理、生態(tài)及機(jī)理研究提供了理論工具。

　　該研究工作由朱新廣研究組博士肖怡完成。該研究得到了自然科學(xué)基金委、科技部、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)及蓋茨基金會(huì)項(xiàng)目等的資助。

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