解析植物葉片葉肉導度的物理及分子機制

來源：齊一生物科技（上海）有限公司 2023年08月21日 17:00

　　葉肉導度用于表征二氧化碳從氣孔下腔進入到葉綠體直至被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，進而影響葉片光合速率的重要生理參數。葉肉導度是繼氣孔導度、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。由于提高葉肉導度可以同時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。理論上講，葉肉導度作為一個物理參數，不應受到外界環境影響。然而，實際測量中發現其隨光線及CO2變化而變化，而且在不同植物中呈現不同變化趨勢。準確解析葉肉導度的物理及分子機制，并闡明其對環境響應的機理，是當前葉肉導度基礎及應用研究中的重大課題。

　　中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所朱新廣研究組于7月25日在《植物、細胞與環境》(Plant， Cell & Environment)上在線發表了題為Components of Mesophyll Resistance and Their Environmental Responses： A Theoretical Modeling Analysis 的科研成果。該工作通過建立水稻葉片結構的三維重建，精確模擬了光和CO2在葉片內部的物理傳播和生化反應過程。研究發現，葉肉導度受四個因素控制：葉片內部光合特性的異質性、呼吸及光呼吸速率、葉綠體被膜對碳酸氫根的通透性、細胞質及葉綠體基質中的碳酸酐酶催化的CO2水化反應。該工作除了發展了精細的三維反應擴散模型之外，同時還發展了葉肉導度解析模型，為開展葉肉導度的生理、生態及機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基金委、科技部、中科院先導專項及蓋茨基金會項目等的資助。

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