干旱或盐胁迫下葡萄藤叶片叶绿素荧光和暗绿色是否为胁迫物特异性指纹?


发布时间:

2025-08-30

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早期准确识别非生物胁迫类型对于加快抗逆品种的选育和实施有效的管理策略至关重要。这项研究的动机是葡萄园的社会经济相关性,以及对胁迫物特异性指纹的日益需求,以支持在高通量植物表型领域内可靠识别胁迫类型(例如干旱或盐度)。以最大光合效率(Fv/Fm)和叶片深绿色为指标,对葡萄属葡萄在干旱和盐胁迫下的生理和表型数据进行了再分析。再分析表明,盐胁迫葡萄可能会遭受额外的(非气孔)限制,严重抑制净光合速率(Pn),就像干旱胁迫在同等气孔导度(gs)水平下一样。通过主成分(Principal Component,PC)分析,生理和色度响应变量被分解,揭示Fv/Fm和深绿色在盐和干旱实验之间的非气孔PC(~ 80%)聚类数据中占主导地位。混淆矩阵表明,基于Fv/Fm和深绿的模型比基于Pn、gs、蒸腾和茎水势的模型精度高(accuracy = 1, precision =1),支持Fv/Fm和深绿在早期和非破坏性胁迫类型识别中的潜在应用。
 

 图1  在干旱和盐胁迫的葡萄树中测量的气孔导度(gs)和净光合速率(Pn)之间的相关性。

 

图2  在(drought)干旱胁迫、(NaCl)盐胁迫和(CTRL)未胁迫的葡萄藤中的暗适应叶中测量的叶绿素-a荧光(Fv/Fm)的分布。

 

 图3 内在水分利用效率(净光合速率Pn和气孔导度与水蒸气的比率(即Pn/gs)),在干旱和盐胁迫的葡萄树中测量。gs的范围识别胁迫水平;水平箭头指示从轻度(右)到严重(左)的胁迫程度。

  

图4  对合并干旱和盐胁迫的再分析数据集进行主成分分析(PCA)的评分图。

 

 图5  主成分(PC)分析的Scree图和每个PC解释的总方差的累积比例。

 

 图6  负载图显示了气孔导度(gs)、净光合(Pn)和蒸腾(E)速率、中午茎水势(SWP_noon)、暗绿色分数和光系统II的最大量子效率(Fv/Fm)的特征向量,用于对盐和干旱实验数据进行PCA(图4),指示组分中每个变量的相对权重。

 

 图7  气孔导度(gs)、光合速率(Pn)和蒸腾速率(E)、中午茎水势(SWP_noon)、光系统II的最大量子效率(Fv/Fm)和深绿色组分对(左)PC 1和(右)PC 2的贡献。

 

 图8  混淆矩阵(A)基于气孔导度(gs)、光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)和中午茎水势(SWP_noon)的模型和(B)基于光系统II的最大量子效率(Fv/Fm)和深绿色色带的模型的分类性能。

 
来 源

Giuseppe Montanaro, Antonio Carlomagno, Pasquale Giorio, Angelo Petrozza, Francesco Cellini, Vitale Nuzzo, (2025) Are leaf chlorophyll fluorescence and Dark Green stressor-specific fingerprints in grapevine under drought or salt stress? A reanalysis study, Plant Stress, 2025, 17, 100948.

 

编辑

王春颖

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