需要更多的阴凉还是阳光？光照强度的变化如何影响棉花的光合作用？

《Plant Biology》：More shade or sun? How fluctuating light affects photosynthesis in cotton

动态光条件对棉花光适应的影响研究显示，波动光（FL）相较于恒定光（CL）诱导更显著的叶结构变化（总叶厚度减少8.2%，叶肉层厚度降11.3%，气孔密度减16.7%），同时提升光化学效率（PSI电子传递速率增29.6%-32.3%，光量子产率提高24.0%-28.2%，CO?固定能力增42.3%），使最大光合速率提高11.8%。但气孔对光波动响应迟缓制约了CO?吸收，最终光同化产物积累无显著差异。本研究揭示了棉花Xinkang4品种独特的结构-功能解耦光适应机制，为作物光管理优化提供新理论依据。

　　

摘要

• 自然光照条件本质上是动态变化的，但其对植物光适应性的影响仍不明确。
• 我们以棉花（Gossypium hirsutum L.）品种Xinkang4为研究对象，设置了两种具有相同日光量子输入的光照条件（恒定光照（CL）和波动光照（FL），并测量了叶片解剖结构、叶绿素荧光、光合气体交换以及光诱导动力学参数。
• （1）与恒定光照相比，波动光照使叶片更适应阴暗环境：叶片总厚度减少了8.2%，栅栏组织厚度减少了11.3%，气孔总密度减少了16.7%。（2）与恒定光照相比，波动光照使叶片更适应强光环境：叶绿素含量降低了12.0%，PSI（光系统I）和CEF（电子传递速率）提高了29.6%–32.3%，光化学量子产率提高了24.0%–28.2%，羧化能力提高了42.3%，这些变化共同导致最大光合速率增加了11.8%。（3）光诱导动力学研究表明，尽管在波动光照下光合速率更高，但由于气孔对光照变化的响应速度较慢，限制了二氧化碳的吸收，从而抵消了不同处理组间光合产物的积累差异。
• 本研究揭示了棉花品种Xinkang4在光适应过程中的独特结构-功能解耦机制，为改进作物光照管理提供了新的理论框架。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

作者确认，本研究中的数据可向通讯作者Yali Zhang索取。