近日，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“甘蔗所”)省高端科技人才計(jì)劃引進(jìn)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在甘蔗及其近緣屬植物葉片固有蒸騰效率(Intrinsic transpiration efficiency，TEi)方面的研究取得了新進(jìn)展，首次闡明甘蔗近緣屬植物基因型間氣孔導(dǎo)度和光合性能差異同為T(mén)Ei差異產(chǎn)生的原因，其中光合性能差異為主要原因，同時(shí)還為高TEi材料的大規(guī)模篩選提供了優(yōu)化方案。相關(guān)研究論文“Genotypic variation in transpiration efficiency due to differences in photosynthetic capacity among sugarcane-related clones”在線發(fā)表在《Journal of Experimental Botany》雜志(影響因子5.677，五年影響因子6.229)。

　　甘蔗是主要糖料作物，干旱脅迫是蔗區(qū)甘蔗生長(zhǎng)的首要影響因素，同時(shí)由于蔗區(qū)灌溉成本的提高，培育高水分利用效率品種，對(duì)水田和旱作甘蔗均具有重要意義。葉片TEi為光合速率與氣孔導(dǎo)度的比值，是植株整體水分利用效率的重要組成部分，培育具有高TEi葉片的品種可提高現(xiàn)有水分獲取條件下的蔗莖產(chǎn)量。然而，高TEi可由氣孔導(dǎo)度降低造成，而較低的氣孔導(dǎo)度又意味著生長(zhǎng)速率的減慢，片面選擇高TEi基因型可能無(wú)法達(dá)到增產(chǎn)效果，甚至適得其反。這一矛盾大大限制了TEi性狀在作物抗旱育種和水分利用效率改良中的應(yīng)用。

　　針對(duì)這一問(wèn)題，該團(tuán)隊(duì)對(duì)國(guó)家甘蔗種質(zhì)資源圃內(nèi)的20份甘蔗近緣屬植物開(kāi)展了光合氣體交換研究。對(duì)1325片單葉的光合氣體交換數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，TEi相關(guān)性狀在不同基因型間均存在顯著差異，其廣義遺傳力均達(dá)0.88以上，表明這些差異主要是遺傳因素造成的。進(jìn)一步分析表明，作為一個(gè)復(fù)合性狀，TEi可分解為兩部分，分別由光合性能(TE due to photosynthesis capacity，TEpc)和氣孔導(dǎo)度驅(qū)動(dòng)(TE due to stomatal conductance，TEgs)。相關(guān)分析顯示，TEpc和TEgs各自獨(dú)立的遺傳差異造成了TEi在甘蔗近緣屬植物不同基因型間的顯著變異，其中TEpc為主要原因。這一研究結(jié)果揭示了甘蔗種質(zhì)資源不同基因型間TEi變化的生理機(jī)制，為使用該指標(biāo)進(jìn)行甘蔗抗旱遺傳改良奠定了理論基礎(chǔ)。

　　根據(jù)以上研究結(jié)果，種質(zhì)資源團(tuán)隊(duì)還篩選獲得了一批兼具高光效和高蒸騰效率的甘蔗種質(zhì)資源。并以所得數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)以相對(duì)較少的觀測(cè)強(qiáng)度(16次)即可獲得相對(duì)理想的廣義遺傳力和較為可靠的篩選結(jié)果，從而為大規(guī)模的TEi篩選提供了優(yōu)化方案。

　　本研究由云南省高端科技人才引進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)目“甘蔗抗旱育種技術(shù)研究與種質(zhì)改良”的資助，在項(xiàng)目負(fù)責(zé)人范源洪研究員和項(xiàng)目引進(jìn)人才澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)院Phillip Jackson博士團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下完成。甘蔗所李純佳助理研究員為第一作者。