3月1日，美國新墨西哥大學(xué)Joseph R. Stinziano等學(xué)者在國際期刊《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(xiàng)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(shí)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）是最可靠的一種方法。
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(jī)制信息。這些信息可用于植物和全球植被生長模型中（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(jì)算得到最大羧化速率Vc,max以及最大電子傳遞速率Jmax（Sharkey et al. 2007），這兩個(gè)參數(shù)在評估作物性狀時(shí)非常有用。
FvCB是用于解釋A-Ci Curve的一個(gè)穩(wěn)態(tài)模型（Farquhar et al. 1980）。在進(jìn)行A-Ci Curve測量時(shí)，通常我們會設(shè)置一系列CO2濃度，并且要求在某個(gè)CO2濃度下，葉片適應(yīng)幾分鐘后完成一個(gè)穩(wěn)態(tài)測量（e.g. Long & Bernacchi 2003）。這種測量的缺點(diǎn)就是測量時(shí)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(gè)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(jìn)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(gè)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(shí)，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(shí)短，但是，它會改變Chamber內(nèi)的溫度、壓強(qiáng)和水汽濃度（Long & Hällgren 1993）。隨后，Laisk和Oja在1998年發(fā)現(xiàn)，短時(shí)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(dá)到表觀上的穩(wěn)定。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，葉片可以在短時(shí)間內(nèi)快速適應(yīng)周圍空氣中CO2的變化。
能否進(jìn)行快速開路式測量，需要儀器做到兩點(diǎn)。第一，儀器有能力在短時(shí)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(jìn)行精準(zhǔn)測量。LI-6800獨(dú)有的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(fèi)的時(shí)間；LI-6800的全新設(shè)計(jì)的分流裝置位于分析器頭部，而不是在主機(jī)；并且， IRGA的測量響應(yīng)頻率非?？臁＿@些保證了可以對進(jìn)出Chamber氣體中的CO2進(jìn)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(shí)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獨(dú)有的Auto Control功能在算法上允許自定義CO2控制的起始和終止?jié)舛?/div>
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The rapid A–Ci response: photosynthesis in the phenomic era
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