近日，中國農業科學院環發所設施植物環境工程團隊在鹽脅迫逆境調控植物光合作用機理方面取得新進展。研究發現短期鹽脅迫能夠提高番茄光合産物磷酸丙糖的利用速率，進而緩解在高CO2環境下受波動光強引起的光合振蕩現象。相關研究成果發表在《實驗植物學雜志（Journal of Experimental Botany）》上。
鹽脅迫是在自然界及農業生産中植物經常遭受的非生物脅迫之一。同時，由于太陽高度角持續變化、冠層遮蔭及雲層移動等因素影響，光的動态變化無處不在。鹽脅迫通常伴随着光強的動态變化，二者共同影響作物的光能利用與生長過程。植物的光能有效利用是産量形成的重要基礎，而鹽脅迫通常造成植物生理性幹旱和養分失衡，進而降低光化學效率。目前，有關鹽脅迫對植物光合生理影響的相關研究主要集中在特定光強下探究光合生理過程對鹽脅迫的響應，基于自然界光強持續動态變化的特性，深入研究光合作用随光強動态變化過程對鹽脅迫的響應及其背後的生理機制具有重要意義，為探尋提高鹽脅迫條件下作物光能使用率的途徑奠定理論基礎。
該團隊近年來在鹽脅迫影響植物動态光合作用發表了系列研究成果。首先，探明了氣孔導度及Rubisco活性對鹽脅迫下番茄動态光合的限制作用（Zhang et al., 2018 Environ Exp Bot），繼而發現在穩态光環境下研究鹽脅迫對植物的生長會低估鹽脅迫的影響（Zhang et al., 2020 Plant Cell Environ）。動态光環境能夠與鹽脅迫産生互動作用，與穩态光相比動态光下鹽脅迫進一步降低番茄苗生物量約17%（Zhang et al., 2020 Plant Cell Environ）。同時，明确了鹽脅迫對動态光合的影響途徑主要通過滲透脅迫作用而不是離子毒害作用（Zhang et al., 2022 J Exp Bot）。該系列研究有助于準确反映動态光環境下鹽脅迫作物的光合生理過程，為培育鹽堿地高光效作物品種提供新的理論基礎。
鹽脅迫對動态光合作用的影響機理圖
中國農科院環發所設施植物環境工程創新團隊助理研究員張玉琪為以上論文第一作者，李濤研究員為通訊作者。荷蘭瓦赫甯根大學園藝與植物生理組Leo Marcelis教授和Elias Kaiser助理教授、美國密歇根州立大學植物光合領域傑出教授Thomas Sharkey參與了該項工作。系列研究得到國家自然科學基金、中國科協青年人才托舉工程、中央級公益性科研院所基大學研業務費專項等項目資助。
相關文獻：
Zhang Y, Kaiser E, Dutta S, Sharkey TD, Marcelis LFM, Li T. 2024. Short-term salt stress reduces photosynthetic oscillations under triose phosphate utilization limitation in tomato. Journal of Experimental Botany.
Zhang Y, Kaiser E, Li T, Marcelis LFM. 2022. NaCl affects photosynthetic and stomatal dynamics by osmotic effects and reduces photosynthetic capacity by ionic effects in tomato. Journal of Experimental Botany 73, 3637-3650.
Zhang Y, Kaiser E, Marcelis LFM, Yang Q, Li T. 2020. Salt stress and fluctuating light have separate effects on photosynthetic acclimation, but interactively affect biomass. Plant, Cell & Environment 43, 2192-2206.
Zhang Y, Kaiser E, Zhang Y, Yang Q, Li T. 2018. Short-term salt stress strongly affects dynamic photosynthesis, but not steady-state photosynthesis, in tomato (Solanum lycopersicum). Environmental and Experimental Botany 149, 109-119.
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