近日，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)武立權(quán)教授在《New Phytologist》期刊上發(fā)表題為“Contrasting effects of high stomatal density on rice photosynthesis and water use efficiency: synergistic enhancement under drought but not under well-watered conditions”的研究成果。安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院張強(qiáng)強(qiáng)副教授為論文的第一作者，張強(qiáng)強(qiáng)副教授與武立權(quán)教授為共同通訊作者。

研究團(tuán)隊(duì)以37份氣孔密度存在顯著差異的栽培水稻品種為研究材料開展盆栽試驗(yàn)，系統(tǒng)測(cè)定了正常供水條件下水稻的葉片形態(tài)解剖、氣體交換等指標(biāo)，并從中篩選出氣孔密度最高和最低的品種各兩份，進(jìn)一步進(jìn)行干旱脅迫處理，分析其光合速率、氣孔導(dǎo)度、葉肉導(dǎo)度、內(nèi)在水分利用效率等關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)干旱的響應(yīng)規(guī)律。

研究發(fā)現(xiàn)，在正常供水條件下，氣孔密度是協(xié)調(diào)水稻氣孔導(dǎo)度和葉肉導(dǎo)度的核心關(guān)鍵性狀，其通過調(diào)控葉肉細(xì)胞排列影響二者的協(xié)同變化。高氣孔密度雖能顯著提升水稻光合速率，但由于氣孔導(dǎo)度的提升幅度顯著大于葉肉導(dǎo)度，導(dǎo)致水稻內(nèi)在水分利用效率并未得到改善。

而在干旱脅迫條件下，水稻氣孔開度會(huì)隨干旱程度加劇快速下降，高氣孔密度對(duì)氣孔導(dǎo)度的促進(jìn)作用逐漸減弱直至消失，但其對(duì)葉肉導(dǎo)度的提升效應(yīng)在整個(gè)葉片水勢(shì)變化范圍內(nèi)均能維持。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，高氣孔密度可通過增加單位葉面積的氣孔下腔面積，擴(kuò)大 CO2 擴(kuò)散的有效表面積，從而維持較高的葉肉導(dǎo)度。與此同時(shí)，干旱下氣孔導(dǎo)度的下降速率顯著快于光合速率和葉肉導(dǎo)度，使得水稻光合限制因素向氣孔限制偏移，最終實(shí)現(xiàn)了光合速率與內(nèi)在水分利用效率的協(xié)同提升。