三種代表性植物光合電子傳遞活性的研究.pdf

1、本文以陸地高等植物常春藤、海洋高等植物日本大葉藻和海洋低等植物鼠尾藻為研究對象，采用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)，考察不同條件下光合電子傳遞動力學(xué)，分析兩光系統(tǒng)在抵御環(huán)境脅迫時扮演的重要角色。主要研究結(jié)果如下：
　　1.常春藤光合電子傳遞活性的研究
　　通過M-PEA-2技術(shù)考察了常春藤光合電子傳遞活性日變化與季節(jié)變化，以檢驗環(huán)境波動條件下光系統(tǒng)II(PSII)與光系統(tǒng)I(PSI)的協(xié)調(diào)關(guān)系。在日變化過程中，盡管K點相對可變熒光在正午未發(fā)

2、生顯著變化，但延遲熒光I1點衰減動力學(xué)快組分振幅L1顯著下降，表明PSII供體側(cè)，即放氧復(fù)合體受損，同時該結(jié)果也表明延遲熒光在響應(yīng)脅迫時具有較高的靈敏性。另外，隨光照在上午逐漸增強，最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)的顯著下降，PC及P700氧化速率(Vox)顯著升高，下午隨光強降低，F(xiàn)v/Fm逐漸恢復(fù)， Vox發(fā)生弛豫，表明PSII在正午發(fā)生顯著光抑制而在下午逐漸恢復(fù)，與之相反，PSI在上午表現(xiàn)活躍而在下午發(fā)生弛豫；在季節(jié)變化過程中，PSI

3、I的下調(diào)總是伴隨著PSI的上調(diào)，相關(guān)性分析結(jié)果表明PSII與PSI存在顯著的負相關(guān)?？傊４禾貾SII與PSI存在此消彼長的動態(tài)平衡，這種交替變化調(diào)節(jié)了兩光系統(tǒng)間激發(fā)能的分配，維持了電子傳遞氧化還原狀態(tài)的平衡，進而賦予其靈活適應(yīng)環(huán)境變化的能力。另外，PSI并不表現(xiàn)高溫依賴，而是全年活躍，這可能是維持常春藤在越冬期間光合器官功能完整的前提。
　　2.日本大葉藻光合電子傳遞活性的研究
　　隨著全球氣溫變暖，海水溫度逐漸升高，海

4、洋植物的生長繁殖受到抑制，面臨退化危機。通過熱孵育及熱激法研究了日本大葉藻應(yīng)對高溫脅迫的光合電子傳遞的生理響應(yīng)。隨著海水溫度逐漸升高(20-32℃)，K點相對可變熒光顯著升高，最大光化學(xué)效率Fv/Fm顯著下降，表明放氧復(fù)合體(OEC)及PSII反應(yīng)中心受損。當藻株在32℃條件下暴露4 h后，OEC及PSII反應(yīng)中心發(fā)生不可逆損傷，表明日本大葉藻光合電子傳遞所能耐受的上限溫度為32℃。另外，PIABS作為一個熱脅迫響應(yīng)指示參數(shù)，隨脅迫時間

5、的延長逐漸降低，當PIABS小于10.60，PSII發(fā)生不可逆損傷?；诠夂闲阅艿难芯拷Y(jié)果，日本大葉藻響應(yīng)高溫脅迫的策略歸納如下：(1)有活性的PSII反應(yīng)中心電子傳遞效率增強；(2) PSII受體側(cè)電子傳遞能力增強；(3) PSI活性及圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞能力增強；(4) PSII與PSI此消彼長的協(xié)作關(guān)系。這些適應(yīng)策略參與了電子傳遞氧化還原平衡，調(diào)節(jié)了兩光系統(tǒng)間激發(fā)能的分配，進而保護日本大葉藻免受海水溫度升高的危害。
　　

6、3.鼠尾藻光合電子傳遞活性的研究
　　通過葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)考察了鼠尾藻光合性能的季節(jié)性變化。由夏至早冬季節(jié)，最大電子傳遞速率rETRmax,最大光化學(xué)效率Fv/Fm,以及性能指數(shù)PIABS維持高值，表明PSII持續(xù)活躍。在晚冬和早春季節(jié)，最小飽和光強Ek顯著降低，暗示鼠尾藻易受光脅迫損傷，rETRmax, Fv/Fm,及PIABS顯著降低證實PSII發(fā)生光抑制。rETRmax, Fv/Fm,及PIABS在晚春及夏季的升高表明PSII

7、逐漸恢復(fù)。與部分陸地常綠植物低溫強光交互作用引起PSII激發(fā)壓升高相似，鼠尾藻PSII的光抑制總是伴隨著PSII受體側(cè)電子積累。通常情況下，PSI及圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞(CET)活躍被認為是植物響應(yīng)逆境脅迫的重要保護機制，而鼠尾藻中，低的P700、PC的氧化速率及P700+、PC+的再還原速率表明PSI及CET全年不活躍，且在晚冬和早春呈現(xiàn)季節(jié)性下調(diào)。PSI及CET調(diào)節(jié)補償功能的不足可能限制了鼠尾藻對冬季脅迫的靈活響應(yīng)，并造成PSI