玉米与高粱冠层光合诱导变异及其与生物量生产的关系：快速响应与非光化学淬灭弛豫的联动机制

本研究发现玉米与高粱冠层光合诱导存在显著基因型差异，玉米品种AG8701通过光合参数（CO2吸收、气孔导度、PSII量子效率）与NPQ弛豫的协同作用实现最快光响应（700秒达85%碳固定）和最高生物量（335.7 g/株），而高粱品种则依赖叶面积补偿缓慢的光合诱导，为高光效育种提供了关键靶点。

　　

Highlight

Plant growth and experimental conditions

研究了5个玉米品种（BM3069-PRO2、AG8701-PRO4等）与5个高粱品种（DKB560、Enforcer等），采用错期播种于12升塑料盆，使用泥炭藓/稻草/珍珠岩（7:2:1）商用基质，通过阶段性浇水确保样本一致性。

Induction of photosynthesis in Z. mays and S. bicolor canopies

玉米与高粱冠层的光合诱导、气孔导度、PSII有效量子效率及非光化学淬灭（NPQ）存在显著变异。玉米表现出双相响应：前700秒CO₂吸收速率（A）与气孔导度（g_s）快速上升，后期趋缓。PAR从0跃升至2,000 μmol m^?2 s^?1时，玉米冠层中部叶片NPQ弛豫最快，而底部叶片保持高淬灭状态。高粱品种的NPQ弛豫与光合诱导普遍迟滞。

Discussion

研究揭示了冠层光合诱导的高度变异性。玉米稳态CO₂吸收（A_steady）无冠层与品种互作，而高粱存在显著互作。这种差异可归因于氮利用效率、再分配策略、气孔限制及羧化效率的物种特异性调控机制。

Conclusion

玉米品种AG8701凭借气孔行为与光化学效率的同步协调，以及冠层尺度NPQ快速失活能力，展现出最优生长表型与光响应特性。高粱则通过叶面积扩张补偿光合效能不足，揭示了C₄作物适应冠层光变环境的多样化策略。