C4作物电子传递速率对CO2响应模型的构建及应用

准确估算光合电子流对CO2响应的变化趋势对深入了解光合过程具有重要意义.该研究在植物光合作用对CO2响应新模型(模型Ⅰ)的基础上构建了电子传递速率(J)对CO2的响应模型(模型Ⅱ),并对用LI-6400-40便携式光合仪测量的玉米(Zea mays)和千穗谷(Amaranthus hypochondriacus)的数据进行了拟合.结果 表明,模型Ⅱ可以很好地拟合玉米和千穗谷叶片J对CO2浓度的响应曲线(J-Ca曲线),得到玉米和干穗谷的最大电子传递速率分别为262.41和393.07 μmol·m-2·s-1,与估算值相符合.在此基础上,对光合电子流分配到其他路径进行了探讨.结果 显示,380 μmol·mol-1 CO2浓度下玉米和干穗谷碳同化所需的电子流为247.92和285.16 μmol·m-2·s-1,分配到其他途径的光合电子流为14.49和107.91 μmol·m-2·s-1(考虑植物CO2的回收利用).比较两种植物的其他途径光合电子流分配值发现,两者相差6倍之多.分析认为这与千穗谷和玉米的催化脱羧反应酶种类以及脱羧反应发生的部位不同密切相关.该发现为人们研究C4植物中烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸苹果酸酶型和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸苹果酸酶型两种亚型之间的差异提供了一个新的视角.此外,构建的电子传递速率对CO2的响应模型为人们研究C4植物的光合电子流的变化规律提供了一个可供选择的数学工具.