隨著全球氣候變化和溫度持續(xù)上升，熱脅迫已經(jīng)成為植物生長發(fā)育和農(nóng)作物產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。鷹嘴豆（Cicer arientinum）是一種富含蛋白質(zhì)的重要豆類作物，也是一種熱敏作物，已有研究表明，超過35°C的高溫會抑制其生產(chǎn)力，特別是繁殖階段的熱脅迫會造成顯著的產(chǎn)量損失。悉尼大學(xué)的科研人員利用田間溫控實(shí)驗(yàn)箱研究了鷹嘴豆花粉和產(chǎn)量對原位熱脅迫的響應(yīng)以及它們在耐熱育種材料篩選中的作用。本實(shí)驗(yàn)于連續(xù)兩年的同一時(shí)期在同一地塊種植鷹嘴豆耐熱品種PBA Maiden和熱敏感品種Kyabra，并在每年開花期為期2周的實(shí)驗(yàn)周期內(nèi)設(shè)置對照組及3個(gè)處理組：1.環(huán)境室：扣置透明控溫實(shí)驗(yàn)箱，控制箱內(nèi)溫度與室外一致；2.加熱室：扣置透明控溫實(shí)驗(yàn)箱，并設(shè)置箱內(nèi)溫度高于環(huán)境溫度4℃以上；3. 開放室：僅在地塊上部覆蓋透明有機(jī)玻璃棚。本次實(shí)驗(yàn)期間內(nèi)環(huán)境室和加熱室的最高溫度能夠達(dá)到35℃，但持續(xù)時(shí)間不長，更多時(shí)間處于無熱脅迫溫度內(nèi)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，盡管加熱室溫度較高，但溫控時(shí)間并不足以引起顯著的花粉不育，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后的花粉活力仍大于78%；而植物高度和產(chǎn)量卻可觀察到明顯的溫室效應(yīng)，環(huán)境室中的植物明顯高于對照組和開放室；加熱室的鷹嘴豆產(chǎn)量比環(huán)境室降低了9%-41%，開放室的產(chǎn)量比對照組降低11%-24%。
表1 處理區(qū)域的植物高度 (cm)
AC = 環(huán)境室，HC = 加熱室，NC= 對照組，PO = 開放室
注：同一行中后跟同一字母的平均值在P<0.05組間無顯著差異
表2 處理區(qū)域的平均產(chǎn)量（t/ha）
AC = 環(huán)境室，HC = 加熱室，NC= 對照組，PO = 開放室
注：同一行中后跟同一字母的平均值在P<0.05組間無顯著差異。
相較于溫室盆栽實(shí)驗(yàn)，利用田間原位加熱室進(jìn)行的鷹嘴豆熱脅迫響應(yīng)研究，降低了光周期、降雨、蒸汽壓、根系、溫度等在某種程度上的限制，增加了實(shí)驗(yàn)的有效性，是篩選耐熱型種質(zhì)資源和研究植物生理反應(yīng)的有用工具。但由于本次實(shí)驗(yàn)不同處理之間過多的溫度變化（特別是低溫），以及夜間的光呼吸，降低了實(shí)驗(yàn)得出與熱脅迫相關(guān)的明確結(jié)論的能力，因此需在此次研究基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，以確保熱脅迫水平的可重復(fù)性，并確保加熱和非加熱室的夜間溫度保持不變且高于5℃，同時(shí)因鷹嘴豆花期較長，也需要進(jìn)一步調(diào)查驗(yàn)證鷹嘴豆對脅迫時(shí)間的響應(yīng)。
本實(shí)驗(yàn)中鷹嘴豆花粉活力的評估由Ampha Z32花粉活力分析儀進(jìn)行，該方法是一項(xiàng)相對較新的技術(shù)，可簡單快速地評估不同溫度條件下田間植物的花粉活力，應(yīng)用于田間種子數(shù)量和產(chǎn)量影響的研究。
—— 原文 ——
Angela L. Pattison, Mohammad Nazim Uddin, et al. Use of in-situ field chambers to quantify the influence of heat stress in chickpea (Cicer arientinum). Field Crops Research. Volume 270, 2021, 108215.