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原文以 Diel magnesium fluctuations in chloroplasts contribute to photosynthesis in rice
為標(biāo)題發(fā)表在 Nature Plants上,。
作者 | 福建農(nóng)林大學(xué)陳志長課題組/日本岡山大學(xué)馬建鋒課題組/中科院分子植物科學(xué)卓-越創(chuàng)新中心朱新廣
翻譯 | 子毅

植物光合作用為人類社會提供了所需的食物,、纖維和燃料。深入了解該過程背后的調(diào)控機制,，是提高光合效率的關(guān)鍵,。

植物光合作用存在晝夜節(jié)律,，這與環(huán)境光強的明暗變化密切相關(guān)。在內(nèi)因方面,，基因表達,、關(guān)鍵酶翻譯后修飾（Post-translational modification, PTM）會起到重要作用。

在本項研究中,，研究者們發(fā)現(xiàn)了水稻葉綠體中Mg存在晝夜波動現(xiàn)象,。這一現(xiàn)象是水稻CO₂同化的“節(jié)律調(diào)控器”。

位于綠素體內(nèi)的Mg2+離子轉(zhuǎn)運蛋白基因—OsMGT3,，會有節(jié)律的在葉肉細胞中表達,，這在一定程度上調(diào)控了Mg的波動。

敲除OsMGT3后,，會減少Mg2+離子吸收,，減弱葉綠體中自由態(tài)Mg2+離子的波動幅度。同時,，原位核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)的活性也會下降,，最終會導(dǎo)致光合碳同化速率降低。特定葉肉細胞OsMGT3的過表達會顯著促進水稻的光合效率,。

以上這些現(xiàn)象說明，在葉綠體中,，依賴于OsMGT3轉(zhuǎn)運基因的Mg晝夜波動,，會通過影響酶活性來調(diào)控植物的光合作用。增加Mg2+離子輸入或許是提升植物光合效率的潛在方法。

使用LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)測量水稻光合作用

LI-6800高級光合-熒光測量系統(tǒng)在本研究中的作用

使用LI-6800測量葉片蒸騰速率E,、氣孔導(dǎo)度gsw,、最大羧化速率Vc,max和葉綠素?zé)晒鈪?shù)?？刂迫~溫30℃,，相對濕度60%。

在測量凈同化速率A,、蒸騰速率E和氣孔導(dǎo)度gsw時,，葉室CO₂濃度設(shè)置為400μmol/mol，光強設(shè)置為1000μmol/m²/s,。

二氧化碳響應(yīng)曲線測量：光強設(shè)置為2000μmol/m²/s,，初始CO₂濃度設(shè)置為400，接著將其設(shè)置為300,、200,、100、50,、0,、400、400,、600,、800、1000,、1200（以上CO₂濃度單位都是μmol/mol）,。充分暗適應(yīng)后，使用LI-6800測量PSll潛在最大光化學(xué)量子效率Fv/Fm,。