植物根系吸收水分大多經蒸騰作用（約97%）而散失，僅1%～3%存留在體內。葉的胞內水是根系所獲取水分在葉內傳輸過程中，被蓄留儲存在葉片中的部分，因其占比較少且難以直接檢測，易被忽視。然而，胞內水的轉移、輸送及利用在植物光合、生長及其他代謝過程中發(fā)揮著更為直接的作用。因此，與植物蒸騰用水相比，葉的胞內水狀況更能準確表征植物的需水信息，且可據此實現作物種植過程中的按需供水，達到精確灌溉的目的，是未來智慧灌溉的發(fā)展方向。葉的胞內水受環(huán)境及自身調控影響呈現復雜的動態(tài)特征，現有技術尚無法實現對葉的胞內水的在線監(jiān)測。在植物生理學研究方面，生物物理方法起步較早，但生物化學技術則后來居上。事實上，生物物理信息（如電生理）具有操作簡便、響應靈敏、反映迅速、原位無損的特征，不僅能在線及時獲取植物的水分和營養(yǎng)信息，而且還可以快速反映植物的抗逆和感病情況，為植物生產的智慧管理提供技術支撐。

近日，中國科學院地球化學研究所研究員吳沿友課題組與江蘇大學農業(yè)工程學院研究人員合作，根據能斯特方程建立生理阻抗與傳感器夾持力之間的關系模型，進而獲取了葉片胞內水分轉輸速率。在輕度水分虧缺情況下，植物葉片胞內水分轉輸的穩(wěn)定有利于生長及干物質的累積，葉片胞內水轉輸速率的提升，可在水分虧缺加重時提高葉片胞內水的水分利用效率并維持光合作用。葉片胞內水轉輸利用的調整在植物適應水分虧缺過程中發(fā)揮著重要作用。上述研究成果以Leaf Intracellular Water Transport Rate Based on Physiological Impedance: A Possible Role of Leaf Internal Retained Water in Photosynthesis and Growth of Tomatoes為題發(fā)表在Frontiers in Plant Science上。

葉片胞內水分轉輸特性

此外，該課題組及合作團隊成功開發(fā)了基于電生理信息的檢測植物葉片保水能力及輸導能力、抗鹽能力以及抗逆品種篩選方法。這些方法的建立以及相關研究，既可以加深人們對葉片物理性狀與植物逆境生理生態(tài)之間關系的認識，還可從全新角度揭示植物水分自我調控策略、探索植物與干旱環(huán)境的互作規(guī)律，具有重要的理論及實踐意義。

研究工作獲得國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃和江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程資助項目的支持。

論文鏈接：
https://doi.org/10.3389/fpls.2022.845628

審核編輯 ：李倩