高温下生长的拟南芥，有超长的胚轴和叶柄
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高温下生长的拟南芥 ， 有超长的胚轴和叶柄在许多物种中 ， 适度升高的环境温度 ， 会缩短植物发育的持续时间 。 例如在拟南芥中 ， 通过减少开始新叶所需的时间跨度 ， 大大加速了幼年和成年营养阶段的进展 。 这可以归因于热力学对植物代谢的影响以及遗传因素 。 通过发育的快速进展可能会减少总碳固定量 ， 这些碳固定量可以转化为能量以产生叶子或果实 。 因此 ， 高于物种最佳温度的温度升高可能会影响在适应性或生物量和产量方面实现全部遗传潜力 。 不仅加速发展 ， 延迟也可能通过导致碳分配 ， 从种子生产转向长期的营养发展而降低产量 。
然而 ， 不同植物物种之间的直接后果可能有很大差异 。 环境温度影响不仅限于植物发育的时间方面 ， 植物结构的调整对于适应温暖环境也很重要 。 在早期幼苗发育过程中已经变得可见 。 在过去的十年中 ， 热形态发生一直是植物温度研究的重点 ， 这使得人们对潜在的生理和分子机制有了合理的理解 。 发芽后的第一个热形态发生反应是下胚轴伸长 。 在高温下生长的拟南芥幼苗具有超长的下胚轴和叶柄 ， 这通常伴随着下胚轴的子叶运动 。 虽然下胚轴细胞伸长同时发生在苗茎的所有侧面 ， 但下胚轴是基于叶柄组织的不对称伸长 。 从而通过有效的蒸腾作用实现更好的通风和叶片冷却 。 事实上 ， 无法进行这些热形态发生反应的植物显示出叶片表面温度升高 。 这种效果可以通过手动抬高叶子来逆转 。 因此 ， 芽结构的热形态调节可以帮助将光合作用的温度条件保持在最佳范围内 。
植物可以在非常广泛的环境温度 ， 范围内进行光合作用 。 根据生态环境 ， 光合作用主要发生在0摄氏度到45摄氏度的范围内 ， 最佳温度通常远没有那么极端 ， 并且可以根据环境进行调整 。 温度对光合作用的影响包括多个方面 ， 从叶绿体膜和蛋白质复合物的结构特性 ， 到对温度变化特别敏感的单个关键酶促步骤的特定影响 。 这些影响在极端温度方面得到了很好的证明 ， 其中特定的后果与同时发生的光强度密切相关 。 氧化还原状态的改变和膜完整性受损是响应极端温度 。
物种的反应之间存在显着差异 ， 光合作用源于对特定环境条件 ， 例如干燥和炎热环境的适应 ， 在碳固定和加工过程中具有空间或时间分离 。 中等温度升高对这些物种的影响可能会更少或不同 。 当环境温度高于给定植物物种的最适温度时 ， 植物的净光合作用速率会下降 。 虽然温度升高可以在一定范围内增加实际光合作用速率 ， 但净光合作用的整体减少 ， 可能是光呼吸和呼吸作用同时增加的结果 。 即使在高于40摄氏度的环境温度下 ， 呼吸速率也会增加 ， 此时光合作用速率通常会下降 ， 从而在温暖的环境温度和热应激下加剧了对净光合作用的负面影响 。 光合作用温度依赖性的各个方面 ， 包括无机磷酸盐再生的限制 ， 或对能量和氧化还原状态产生影响的较低电子传输速率 。
在这种情况下 ， 经常有人提出 ， 大气中二氧化碳的增加 ， 可能会抵消一些对光合作用不利的温度影响 。 解决这种二氧化碳补偿或施肥效应的实验结果部分相互矛盾 。 虽然在具有充足营养和水供应的受控实验条件下可以获得强烈的效果 ， 但在向自然条件下生长的植物提供额外二氧化碳的实验中 ， 观察到相当弱甚至没有效果 。 这些差异可能是由于实际限制 ， 碳固定能力的因素的变化造成的 。 这得到了建模方法的支持 ， 该方法评估了在不同温度和细胞间压力下 ， 光合作用的主要限制因素的约束 。
【高温下生长的拟南芥，有超长的胚轴和叶柄】
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