植物生理學作業(yè)——植物水分利用效率綜述-展示頁
2025-07-08 03:54本頁面
【正文】 生物學的前沿成果，為今后的研究提供了參考方向。本文提供了不同方法測定WUE的計算公式。WUE有不同尺度和范疇的研究，如葉片、全株、群體的尺度及瞬時WUE、內在WUE和綜合WUE，葉片WUE常用于代表植物整株WUE。植物水分利用效率的研究方法與影響因素植物學15碩 張凡 3150190 摘要：植物WUE是耦合植物光合與水分生理過程的重要指標, 同時也是聯(lián)系植被生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和水循環(huán)的關鍵因子, 具有重要的生理學、生態(tài)學和水文學意義。研究如何提高水分利用效率可提高同化物產量，節(jié)約水資源。研究WUE的方法主要有光合氣體交換法與穩(wěn)定碳同位素法，其中穩(wěn)定碳同位素法是較為先進、準確的測定方法。植物WUE受多種因素影響，包括植物生理因子如氣孔導度、光合效率；環(huán)境因子如水分、光照、溫度、CO2濃度等；個體因子如代謝途徑、形態(tài)、基因型等。關鍵詞：WUE；蒸騰作用；氣孔導度；δ13C Methods and Factors of Plant Water Use EfficiencyAbstract: WUE is an important indicator of plant photosynthesis and water coupling physiological processes, and also is the key factor contacting vegetation ecosystem carbon and water cycles, with important significance in physiology, ecology and hydrology. Study how to improve water use efficiency can increase assimilate production and conserve water resources. WUE studies at different scales and areas, such as scale of leaf, the whole plant and colony WUE, instant WUE, intrinsic WUE and integrated WUE. Leaf WUE monly used in behalf of the whole plant WUE. WUE research methods mainly include photosynthetic gas exchange and stable carbon isotope method which is more advanced and more accurate. This article provides calculation formulas of different methods of WUE. Plant WUE affected by many factors, including plant physiological factors such as stomatal conductance, photosynthetic efficiency, environmental factors such as moisture, light, temperature, CO2 concentration, individual factors such as metabolic pathways, morphology, genotype etc. This article also provides cuttingedge research in molecular biology achievement of WUE and provides a reference direction for future research.Keywords: WUE, transpiration, stomatal conductance, δ13C一、概述蒸騰作用對植物有重要意義，提供植物吸收和運輸水分的主要動力，同時也會使植物喪失水分。在全球水資源緊缺，干旱日益加劇，人口激增的背景下，研究如何提高植物的水分利用效率，協(xié)調植物碳同化和水分耗散間的關系變得尤為重要。水分利用效率（water use efficiency, WUE）指植被光合作用生產的干物質(或凈初級生產力)與蒸散作用所消耗的水分之比（Rosenberg, 1974）。WUE是描述植物在不同生境中水分適應策略的一個重要參數(shù)，是決定植物在干旱、半干旱地區(qū)生存、生長和物種分布的重要因素之一；植物抗旱性與WUE有密切關系，高WUE是作物抗旱性的一種重要機理，有利于作物在缺水條件下保持產量；植物葉片WUE的高低取決于氣孔控制的光合作用和蒸騰作用兩個相互耦合的過程，模擬水分利用效率對環(huán)境變化的響應特征和機制是理解生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)和水循環(huán)及其耦合關系的基礎（王建林等，2008；熊偉等，2005）。瞬時水分利用效率和內在水分利用效率主要用于葉片尺度，瞬時水分利用效率以凈光合速率（Pn）與蒸騰速率（Tr）的比值來描述，內在水分利用效率是Pn與氣孔導度（gs）的比值。在植物個體的尺度上，WUE=干物質量/蒸騰量，在群體尺度上,WUE=干物質量/(蒸騰量+蒸發(fā)量)。植物水分利用效率的研究始于20世紀初,至今已將近一個世紀，但植物水分利用效率的研究仍相當活躍，特別是在水分生理生態(tài)方面更是如此，這主要是由于水分利用效率對于農林生產的重要性和水分利用效率測定方法的發(fā)展（李榮生等，2003）。田間測定時因難以將蒸騰蒸發(fā)分開，對其測定幾乎不可能。個體水平上的WUE描述了不同作物蒸騰效率的差別和種內不同品種的WUE存在一定差異。理論上，它是測定水分有效性對干物質生產影響最準確的方法。通過測定單葉(個體或群體)瞬時的CO2和H2O交換通量，即以光合速率和蒸騰速率的比值來表示W(wǎng)UE。A=g （2）E=g?e （3）WUE=AE=?e （4）式中：A和E分別為葉片光合速率和蒸騰速率；g為氣孔傳導率； ?e為葉內外水氣壓之差；Ci和Ca分別指葉片胞間與周圍大氣中CO2的濃度。近年來的研究指出，利用光合(A)與蒸騰(E)之比獲得的水分利用效率(WUE=A/E)，通常稱為瞬時水分利用效率。此方法的優(yōu)點在于操作簡單方便、快捷，但是這種方法有一定的局限性。測定的結果與田間直接測定的結果有時不一致(其值往往偏高)，這是因為WUE計算中所用的產量是植物組織凈生產
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