C4途径作为一种CO2浓缩机制，有赖于两种叶细胞（叶肉细胞和维管束鞘细胞）之间光合代谢的分工。C4途径的运行受到多种因素的影响，例如C4脱羧酶的种类、维管束鞘的气密性、植物碳/氮同化的协同等，这导致C4途径的实际效率难以确定。而决定C4途径的效率的一个关键因素就是两种叶细胞的光系统的空间分布，后者决定了两种叶细胞的ATP/NADPH比例。本研究聚焦于利用具有高穿透性的近红外双光子显微技术来测量维管束鞘细胞，并结合时间分辨荧光技术实现对维管束鞘细胞的光系统比例的量化。

研究团队成功验证了双光子荧光寿命显微成像（Two-photon FLIM）原位测量C4植物玉米维管束鞘细胞叶绿素荧光的技术方案。该技术避免了在细胞尺度测量叶绿素荧光测量时人为破坏叶片引入的不确定因素，有望为C4光合机理研究带来新的参考视角，并为作物改良提供一种新颖的光合表型量化方式。

      该研究成果于1月21日在线发表在国际学术期刊Photosynthesis Research。植物所博士研究生陈铸峰为论文第一作者，田利金研究员为论文通讯作者，中科院理化技术研究所李敬高级工程师和植物所王柏臣研究员给予了重要的指导。研究工作得到了中国科学院A类先导专项以及国家自然科学基金等项目的资助，并得到植物所公共技术中心的支持。

 

      文章链接：

      https://link.springer.com/article/10.1007/s11120-024-01135-0

  

      本研究Two-photon FLIM实验配置

      图a，玉米叶片中叶肉细胞（MC）和维管束鞘细胞（BSC）的分布，红色虚线标注了显微镜的焦平面（平行于叶片表面）；图b, c, d，实际测量的玉米叶片叶绿素荧光、细胞轮廓图像、和两个图像的叠加，凸显了维管束鞘的位置和记录到的维管束鞘叶绿素荧光，标尺为50 μm