3月1日，美國新墨西哥大學(xué)Joseph R. Stinziano等學(xué)者在期刊《Plant, Cell and Environment》（2015-2016影響因子為6.169）上發(fā)表了題為“The rapid A–Ci response: photosynthesis in the phenomic era”的文章。該項研究表明，全新光合-熒光測量系統(tǒng)LI-6800可以將傳統(tǒng)二氧化碳響應(yīng)曲線A-Ci Curve的測量時長縮短至5min以內(nèi)（圖1），這大大提高了其測量效率，可用于大批量樣品優(yōu)良性狀或突變體篩選。

圖1 快速A-Ci響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)
 

通過分析植物重要的生理參數(shù)，研究者可以篩選出具備優(yōu)良性狀的品種，如高產(chǎn)或高水分利用效率的。在眾多的篩選工具中，葉片水平的氣體交換測量（Gas Exchange Measurement）是zui可靠的一種方法。

二氧化碳響應(yīng)曲線A-Ci Curve可以提供碳同化過程中有關(guān)生化限制的機制信息。這些信息可用于植物和植被生長模型中（Farquhar et al. 1980; Duursma & Medlyn 2012; Oleson et al. 2013）。測量A-Ci 曲線后，利用模型可以計算得到zui大羧化速率Vc,max以及zui大電子傳遞速率Jmax（Sharkey et al. 2007），這兩個參數(shù)在評估作物性狀時非常有用。

FvCB是用于解釋A-Ci Curve的一個穩(wěn)態(tài)模型（Farquhar et al. 1980）。在進行A-Ci Curve測量時，通常我們會設(shè)置一系列CO₂濃度，并且要求在某個CO₂濃度下，葉片適應(yīng)幾分鐘后完成一個穩(wěn)態(tài)測量（e.g. Long & Bernacchi 2003）。這種測量的缺點就是測量時間太長，一條完整的A-Ci Curve大約需要20-30mins。在樣本量多，重復(fù)數(shù)多的情況下，用這種方法作為篩選工具幾乎沒有可行性。而且，在整個測量過程中，酶的激活狀態(tài)會有變化，葉綠體會移動，氣孔開度也會有所改變。

在過去10年間，學(xué)術(shù)界研究的大方向是如何對采集的數(shù)據(jù)進行優(yōu)化擬合（Ethier & Livingston 2004;Sharkey et al. 2007; Gu et al. 2010; Duursma 2015; Bellasio et al. 2016a, 2016b）。只有少數(shù)學(xué)者在測量方法上做過一些嘗試：早期的替代方法是由Davis等人于1987年提出的。他們采用的是閉路式的測量方法，整個測量過程中Chamber內(nèi)CO₂濃度會一直下降；1989年，McDermitt等人的研究發(fā)現(xiàn)，采用閉路系統(tǒng)測量大豆葉片A-Ci Curve時，如果將Chamber內(nèi)CO₂的下降速度維持在0.01至1μmol/mol/s上，測量結(jié)果和用開路式的沒有差別。閉路式測量雖然耗時短，但是，它會改變Chamber內(nèi)的溫度、壓強和水汽濃度（Long & Hällgren 1993）。隨后，Laisk和Oja在1998年發(fā)現(xiàn)，短時間內(nèi)（1s），即便大幅改變?nèi)~片外部CO₂濃度后，葉片內(nèi)Rubisco羧化反應(yīng)可以很快達到表觀上的穩(wěn)定。這些實驗結(jié)果均表明，葉片可以在短時間內(nèi)快速適應(yīng)周圍空氣中CO₂的變化。

能否進行快速開路式測量，需要儀器做到兩點。*，儀器有能力在短時間內(nèi)迅速調(diào)整Chamber內(nèi)的CO₂濃度； 第二，紅外氣體分析器IRGA可以對這種快速變化進行測量。LI-6800*的Auto Control功能在算法上允許用戶自定義CO₂控制的起始和終止?jié)舛龋▓D2），以及變化方式（如線性）和所花費的時間；LI-6800的全新設(shè)計的分流裝置位于分析器頭部，而不是在主機；并且， IRGA的測量響應(yīng)頻率非常快。這些保證了可以對進出Chamber氣體中的CO₂進行快速開路式測量。因此，全新光合-熒光測量系統(tǒng)LI-6800可以將傳統(tǒng)二氧化碳響應(yīng)曲線A-Ci Curve的測量時長縮短至5min以內(nèi)，這大大提高了其測量效率，可用于大批量樣品優(yōu)良性狀或突變體篩選。

圖2 LI-6800*的Auto Control功能在算法上允許自定義CO₂控制的起始和終止?jié)舛?/p>

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參考文獻

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