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1、植物水分利用效率的研究方法与影响因素植物学15硕张凡Tel.摘要：植物WUE是耦合植物光合与水分生理过程的重要指标,同时也是联系植被生态系统碳循环和水循环的关键因子,具有重要的生理学、生态学和水文学意义。研究如何提高水分利用效率可提高同化物产量，节约水资源。WUE有不同尺度和范畴的研究，如叶片、全株、群体的尺度及瞬时WUE、内在WUE和综合WUE，叶片WUE常用于代表植物整株WUE。研究WUE的方法主要有光合气体交换法与稳定碳同位素法，其中稳定碳同位素法是较为先进、准确的测定方法。本文提供了不同方法测定WUE的计算公式。植物WUE受多种因素影响，包括植物生理因
2、子如气孔导度、光合效率；环境因子如水分、光照、温度、CO2浓度等；个体因子如代谢途径、形态、基因型等。本文同时提供了WUE研究分子生物学的前沿成果，为今后的研究提供了参考方向。关键词：WUE；蒸腾作用；气孔导度；δ13CMethodsandFactorsofPlantWaterUseEfficiencyAbstract:WUEisanimportantindicatorofplantphotosynthesisandwatercouplingphysiologicalprocesses,andalsoisthekeyfactorcontactingvegeta
3、tionecosystemcarbonandwatercycles,withimportantsignificanceinphysiology,ecologyandhydrology.Studyhowtoimprovewateruseefficiencycanincreaseassimilateproductionandconservewaterresources.WUEstudiesatdifferentscalesandareas,suchasscaleofleaf,thewholeplantandcolonyWUE,instantWUE,intrinsi
4、cWUEandintegratedWUE.LeafWUEcommonlyusedinbehalfofthewholeplantWUE.WUEresearchmethodsmainlyincludephotosyntheticgasexchangeandstablecarbonisotopemethodwhichismoreadvancedandmoreaccurate.ThisarticleprovidescalculationformulasofdifferentmethodsofWUE.PlantWUEaffectedbymanyfactors,inclu
5、dingplantphysiologicalfactorssuchasstomatalconductance,photosyntheticefficiency,environmentalfactorssuchasmoisture,light,temperature,CO2concentration,individualfactorssuchasmetabolicpathways,morphology,genotypeetc.Thisarticlealsoprovidescutting-edgeresearchinmolecularbiologyachievem
6、entofWUEandprovidesareferencedirectionforfutureresearch.Keywords:WUE,transpiration,stomatalconductance,δ13C一、概述蒸腾作用对植物有重要意义，提供植物吸收和运输水分的主要动力，同时也会使植物丧失水分。而光合作用是植物利用光能生产有机物的方式，往往关系到人们关注的植物生长适宜程度、作物产量等重要指标。在全球水资源紧缺，干旱日益加剧，人口激增的背景下，研究如何提高植物的水分利用效率，协调植物碳同化和水分耗散间的关系变得尤为重要。植物蒸腾比率（transpira
7、tionratio；蒸腾效率）指的是植物每消耗1kg水所生产的干物质的克数。水分利用效率（wateruseefficiency,WUE）指植被光合作用生产的干物质(或净初级生产力)与蒸散作用所消耗的水分之比（Rosenberg,1974）。从定义上看二者互为倒数。WUE是描述植物在不同生境中水分适应策略的一个重要参数，是决定植物在干旱、半干旱地区生存、生长和物种分布的重要因素之一；植物抗旱性与WUE有密切关系，高WUE是作物抗旱性的一种重要机理，有利于作物在缺水条件下保持产量；植物叶片WUE的高低取决于气孔控制的光合作用和蒸腾作用两个相互耦合的过程，模拟水分利
8、用效率对环境变化的响应特征和机制是理解
