什么影响了田间作物快速光能积累的能力？
Kanazawa等人通过在真实的田间条件下观察植物来解释光合作用的某些局限性。实验样地位于密歇根州立大学，样本为年龄10年以上的薄荷（留兰香）植物种群。于2019年7月到8月，采用MultispeQ 2.0 手持式光合荧光测量仪进行测量，协议采用LP（源代码基础上编译）。
植物应对环境条件(如光)快速波动的能力对光合作用的有效延续很重要。本研究定义了一个新的术语“光势”(light potential, LP)，用来表达植物通过产生植物化学反应或加速光保护机制来应对光强的突然增加。提出了三种机制模型来描述光合和光保护机制控制LP的过程。
模型1：受下游PS1代谢影响的线性电子通量。模型1预测，由于有限的PS1电子受体，ETC(电子转移链)的过度减少导致QA和P700+的减少，这可能会减弱光保护措施。
模型2：受光保护猝灭(NPQ)影响的线性电子通量。模型2预测，当NPQ较高时，通过QA &P700 +，ETC会过氧化。根据NPQ的利用形式，这可能会对光合效率产生负面影响。
模型3: pH控制PQH2氧化的线性电子通量。模型3预测，在更酸性的腔内，胞色素b6f复合体上的plasoquinol氧化会减慢，如果qE没有被启动，QA会被还原，P+会被氧化。
应用高斯混合模型聚类分析法对LP数据集进行聚类分析，确定光合参数与环境参数之间的显著交互作用。如下图所示，数据被显示为4个簇（clusters）:叶片温度(3，红色)，PARamb(1，蓝色)或两者(2和4)，这可以用模型2或模型3或两者都可解释。
本研究强调了结合光合作用和环境的多方面测量，在野外条件下解剖植物光合作用影响研究的重要性。成功地使用无监督聚类方法(即，自动发现记录数据的自然分组)，在不同的条件子集下对数据进行聚类，显示了数据驱动植物研究的前进路径。
这项研究和随之而来的开源数据将使研究人员能够进一步发现作物在不同条件下的光合行为。
(本文于2021年发表在Royal Society Open Science，《Light potentials of photosynthetic energy storage in the field: what limits the ability to use or dissipate rapidly increased light energy?》)
