大麦叶片光合作用对波动光的响应机制：干旱胁迫与叶龄的调控作用

本研究揭示了大麦叶片在波动光（FL）条件下的光合响应可塑性，发现幼叶通过快速诱导和松弛调节性非光化学淬灭（NPQ）适应FL，而老叶和脱水叶片的光化学利用率显著降低。研究强调了叶龄和水分状态（RWC）对光能利用效率（Fv/Fm）的关键影响，为选育抗旱高产品种提供了光合生理学依据。

　　

亮点

本研究揭示了大麦应对波动光（FL）的光合可塑性：幼叶通过快速诱导和松弛调节性非光化学淬灭（qE）高效响应FL，而老叶和脱水叶片的光化学转化能力显著受限。

结论

通过离体叶片高效筛选技术，我们证实大麦幼叶在水分充足时表现出优异的FL适应能力。叶片衰老和干旱会削弱光能利用效率，导致光系统II（PSII）在强光阶段易受氧化损伤。这种响应具有品种特异性，为培育抗旱高产品种提供了关键生理标记——快速NPQ松弛能力和光化学稳态维持能力或是突破点。

讨论

叶龄驱动的NPQ动力学差异（年轻叶片qE主导 vs 老叶qI累积）与水分状态共同调控大麦冠层光合生产力。脱水叶片中缓慢恢复的qI组分暗示光抑制风险，而FL下光化学效率的品种差异为分子育种指明方向。

材料与方法

实验选用春大麦品种LG Diablo和Ellinor，在22°C/18°C（昼/夜）条件下培养，采用160 μmol m^?2 s^?1光强。通过控制离体叶片含水量（RWC 61–67%模拟干旱）结合叶绿素荧光成像解析FL响应。

结果

脱水处理使叶片相对含水量（RWC）降至61–67%，但未显著改变PSII最大效率（Fv/Fm）。FL的双相位光强（低光50 vs 高光800 μmol m^?2 s^?1）暴露了品种间NPQ诱导速率差异：年轻叶片在20秒内完成60% qE建立，而老叶需3倍时间。