用叶绿素a的瞬变荧光测定分析水分胁迫在光合电子传递中的作用部位

用瞬变荧光方法研究花生、小麦、高粱等植物,发现叶脱水最先引起荧光产量的升高,至最大值后才开始下降,这说明水分胁迫在叶绿体中的原初作用部位应在光系统Ⅱ的还原一侧。当脱水超过一定限度时,可能在光系统Ⅱ的氧化一侧造成损害,导致荧光产量的下降。     

低温对黄瓜光系统Ⅱ的影响

以对低温敏感的植物黄瓜（Cucumis Sativus L.)为材料,研究了冷害温度对光合作用的影响,冷害温度对光合作用中的光系统I无伤害,而抑制了光系统II的活性,使黄瓜叶片或叶绿体的可变荧光,放氧活性,DCIP光还原活性都受到明显抑制,加入人工电子供体可使受到抑制的可变荧光,DCIP光还原活性恢复到对照水平,表明冷害温度对黄瓜光系统II的抑制是发生在光系统II的氧化侧而对光系统II的反应中心无伤害。     

低温对黄瓜光系统Ⅱ的影响

以对低温敏感的植物黄瓜（Cucumis Sativus L.)为材料,研究了冷害温度对光合作用的影响,冷害温度对光合作用中的光系统I无伤害,而抑制了光系统II的活性,使黄瓜叶片或叶绿体的可变荧光,放氧活性,DCIP光还原活性都受到明显抑制,加入人工电子供体可使受到抑制的可变荧光,DCIP光还原活性恢复到对照水平,表明冷害温度对黄瓜光系统II的抑制是发生在光系统II的氧化侧而对光系统II的反应中心无伤害。     

镉离子对菠菜叶绿体光系统Ⅱ的影响

环境污染因子重金属离子镉(Cd~(2 ))对菠菜(Spinacia oleracea L.)叶绿体光合作用有明显的抑制作用,其中对光系统Ⅱ(PSⅡ)的抑制作用显著。5mmol/l Cd~(2 )可抑制 PSⅡ放氧活性53％。Cd~(2 )使叶绿体和 PSⅡ制剂的 DCIP 光还原活性降低;可变荧光也受到抑制。加入 PSⅡ的人工电子供体 DPC 仅使被抑制的 DCIP 光还原活性稍有恢复;加入羟胺对被抑制的可变荧光并无明显影响。因此我们认为 Cd~(2 )除了作用于 PSⅡ氧化侧外,还可能直接损伤了 PSⅡ反应中心。不同浓度的 Cd~(2 )处理后,叶绿体全电子链的电子传递活性比放氧活性的速率降低快。这暗示着 PSⅡ氧化侧不是 Cd~(2 )唯一的作用部位,在 PSⅡ与 PSⅠ之间的电子传递链上还存在有对 Cd~(2 )敏感的部位。     

水分胁迫对小麦叶绿体激发能分配和光系统Ⅱ原初光能转换效率的影响

利用荧光发射光谱技术及荧光诱导动力学技术研究了水分胁迫对小麦叶绿体激发能分配和光系统Ⅱ原初光能转换效率的影响。结果表明,水分胁迫阻碍了激发能向光系统Ⅱ的传递,降低了光系统Ⅱ的原初光能转换效率。     

水分胁迫对不同抗旱类型冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

在人工气候室水培条件下,选用3个不同抗旱类型的冬小麦品种,研究了水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明：水分胁迫下,冬小麦幼苗可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv／Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv／Fo)、光化学淬灭系数(qF)均降低;而初始荧光(Fo)与非光化学淬灭系数(qNP)则升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv／Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv／Fo)降低;光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散提高。但水分胁迫下品种间各参数变化幅度不同。除qNF外,其余各参数均为抗旱性越强降低幅度越小,而qNF则升高幅度越大。说明水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响与其抗旱性密切相关。     

水分胁迫对小麦叶绿体激发能分配和光系统Ⅱ原初光能转换效率的影响

利用荧光发射光谱技术及荧光诱导动力学技术研究了水分胁迫对小麦叶绿体激发能分配和光系统Ⅱ原初光能转换效率的影响。结果表明,水分胁迫阻碍了激发能向光系统Ⅱ的传递,降低了光系统Ⅱ的原初光能转换效率。     

NaCl胁迫加重强光胁迫下超大甜椒叶片的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的光抑制

快速叶绿素荧光动力学可以在无损情况下探知叶片光合机构的损伤程度,快速叶绿素荧光测定和分析技术(JIP-test)将测量值转化为多种具有生物学意义的参数,因而被广泛应用于植物光合机构对环境的响应机制研究.该文研究了超大甜椒(Capsicum annuum)幼苗在强光及不同NaCl浓度胁迫下的荧光响应情况.与单纯强光胁迫相比,NaCl胁迫引起了叶绿素荧光诱导曲线的明显改变,光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制加重,同时PSⅡ反应中心和受体侧受到明显影响,而且高NaCl浓度胁迫下PSⅡ供体侧受伤害明显,同时PSⅠ反应中心活性(P700+)在盐胁迫下明显降低.这些结果表明,NaCl胁迫会增强强光对超大甜椒光系统的光抑制,并且浓度越高抑制越明显,但对PSⅠ的抑制作用低于PSⅡ.高NaCl浓度胁迫易对PSⅡ供体侧造成破坏,且PSⅠ光抑制严重.     

水分胁迫对小麦叶绿素a荧光诱导动力学的影响

利用调制式荧光动力学分光光度计研究了水分胁迫对小麦叶片及叶绿体的叶绿素α荧光诱导动力学的影响.结果表明,水分胁迫对小麦光合作用的损伤是多部位的,它影响了PSⅠ活性、PSⅡ活性以及CO_2同化.对于PSⅡ的损伤部位除了它的氧化侧处,还可能损伤了PSⅡ反应中心.     

铅胁迫对玉米幼苗叶片光系统功能及光合作用的影响

通过同时测定玉米叶片的叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820 nm光的吸收、分析叶片的气体交换过程以及叶绿体活性氧清除关键酶的活性,研究了不同浓度的铅(Pb)胁迫对玉米光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学活性和光合作用的影响,并分析了Pb胁迫下两个光系统的相互关系.结果表明:铅胁迫显著抑制了玉米地上部分和地下部分的生长、降低了叶片光合色素含量、并通过非气孔因素限制了光合作用、导致过剩激发能的增加;铅胁迫显著抑制了超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性、伤害了PSII反应中心、PSII的受体侧和供体侧(放氧复合体)以及PSI光化学活性.     

强光高温胁迫对盾叶薯蓣量子产额和77K荧光光谱的影响

以低光强生态型盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)为材料,研究强光高温(32℃)对盾叶薯蓣量子产额和77K荧光光谱的影响,以探讨强光高温胁迫与光合作用的关系.结果表明:短期高温强光胁迫引起最大量子产额显著下降,但能迅速恢复,且存在超补偿现象.强光胁迫首先破坏了光系统Ⅱ,表现为胁迫后在77K荧光光谱中出现了F680的荧光峰.670 nm红光诱导后引起部分捕光系统Ⅱ的色素蛋白转移至光系统Ⅰ,导致光系统Ⅰ的荧光发射量增加;716 nm红光诱导后引起捕光系统Ⅱ部分色素蛋白转移到光系统Ⅱ,导致光系统Ⅱ的荧光发射量增加.强光高温胁迫后各个荧光峰的差异程度减少.研究发现,强光高温胁迫引起光系统的能量重新调整,从而出现状态转变;依据F672和F675两个荧光峰的首次出现,预测叶绿体类囊体膜上含叶绿素的多肽或蛋白亚基至少有16个.     

软枣猕猴桃叶片光系统Ⅱ活性对不同温度的响应

以软枣猕猴桃"魁绿"为试验材料,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术(JIP-test)研究了热胁迫处理对植株叶片光系统Ⅱ活性的影响。结果显示:(1)软枣猕猴桃叶片最大光化学效率(Fv/Fm)在35~48℃的范围内并没有明显变化,只有当温度升高到52℃时才显著下降。(2)随着温度升高,叶绿素荧光诱导动力学曲线中J点和I点的相对可变荧光Vj和Vi呈显著下降趋势,在52℃又显著升高,而K点的相对可变荧光Vk则逐渐上升;叶片捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA-下游电子受体的概率(ψ0)随着温度升高而逐渐上升,但在52℃时显著下降。(3)随着热胁迫时间的延长,Vj和Vi随时间延长而升高,ψ0则下降,电子传递链受体侧受到了严重的抑制。研究表明,高温显著抑制了软枣猕猴桃叶片PSⅡ电子传递链供体侧和受体侧的活性,但PSⅡ的供体侧比受体侧对高温更加敏感;JIP-test测定的相关参数能有效地评价不同温度对软枣猕猴桃光系统活性的影响。     

菠菜叶绿体的光抑制部位

有氧条件下,叶绿体的光抑制部位不是专一的。强光可使PSⅡ氧化侧、PSⅡ反应中心、PSⅡ还原侧,PSⅡ及类囊体膜透性都有不同程度的破坏。这种非专一性可能与类囊体膜蛋白在强光下的降解有关。无氧条件下,叶绿体的光抑制部位只是在PSⅡ反应中心及Q_B蛋白上。     

具有放氧活性的光系统Ⅱ颗粒的某些荧光特性

我们对具有放氧活性的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒的某些荧光特性进行了研究.加Mg~(2+)后可使这种颗粒的叶绿素低温荧光发射中的F695相对提高,但不引起可变荧光的增加.这可能是Mg~(2+)促使捕光色素向PSⅡ反应中心传递更多的激发能.DCMU对PSⅡ颗粒荧光的作用与对叶绿体相反,它引起可变荧光淬灭;随后加入人工电子受体DMBQ可使可变荧光更加强烈地降低,看来在这种颗粒中在有DCMU的情况下可能存在一个环式电子流.电子受体DMBQ也可能参加了这个循环过程.     

渗透胁迫对绿豆叶圆片叶绿素荧光的影响

绿豆叶圆片用0、-0．3、-0．6、-1．2、-1．8、-2．4MPa等6个渗透梯度处理24h后,其叶绿素荧光的反应表明：光系统Ⅱ的潜在量子产量(FD／Fm)和电子传递受体(QA)的库容(pool size)均随胁迫强度的增大而减小,但QA库容的下降明显比Fg／Fm的下降缓和。结合原初荧光Fo和最大荧光Fm的变化,分析认为本实验中渗透胁迫并未导致明显的光系统Ⅱ反应中心的失活或破坏。造成光系统Ⅱ潜在量子效率降低的原因主要是通过光系统Ⅱ反应中心到Ⅱ的电子传递受到阻抑。     

模拟干旱和盐分胁迫对沙枣幼苗PSⅡ活力的影响

通过PEG-6000和NaCl模拟实验研究了干旱和盐分胁迫对沙枣幼苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)活力的影响。结果显示:PEG胁迫使沙枣幼苗叶片PSⅡ在300μs时相对于FJ-Fo的可变荧光比值(Wk)升高,却降低了单位反应中心密度(RC/CSo)和最大量子产量(Fv/Fm),导致效能指数(PIABS)随水势降低而显著下降,阻碍了电子传递链中供体和受体侧的电子传递,也抑制了叶绿素的合成,从而全面抑制PSⅡ的活力;NaCl胁迫对沙枣叶片PSⅡ活力没有显著影响。比较两种处理等渗溶液下的结果发现,盐离子对沙枣叶片PSⅡ活力具有正效应,它抵消了渗透效应对沙枣叶片PSⅡ活力的抑制作用,这可能与盐离子进入叶片细胞,减轻了渗透胁迫有关。     

干旱胁迫对玉米苗期叶片光系统Ⅱ性能的影响

以陕单609为材料,采用盆栽试验,设置中度、重度干旱胁迫2个处理,研究干旱胁迫对苗期玉米叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)性能、干物质积累、保护酶活性及脯氨酸含量的影响.结果表明:随着干旱胁迫程度的增加,玉米于物质积累量、叶面积、株高下降显著;PSⅡ复合体的不稳定性加重(L-band ＞0),供体侧放氧复合体受到伤害(K-band ＞0),受体侧电子传递链受到抑制(Ψ0显著下降),进而导致光系统Ⅱ整体性能下降(PIABS显著下降).在中度和重度干旱胁迫下,超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性,以及脯氨酸含量均显著增加,分别为对照的1.3、1.1、1.2、5.8倍和1.1、3.3、1.5、15.0倍.这表明干旱胁迫引起的玉米叶片光系统Ⅱ供受体侧的损伤是光系统Ⅱ性能下降的原因,导致玉米干物质生产下降,而保护酶和脯氨酸对玉米抵御干旱胁迫起到了积极的作用.     

模拟酸雨对龙眼叶片PSⅡ反应中心和自由基代谢的影响

酸雨对植物光合机构的伤害机理一直是生态学研究的热点之一,为了探讨叶面酸化导致的PSⅡ反应中心损伤和光合机构自由基累积之间的内在联系,以1年生龙眼(Dimocarpus longana Lour.)实生小苗为研究对象,采用盆栽试验,研究了模拟酸雨胁迫对龙眼叶片叶绿素荧光参数和自由基代谢的影响.结果表明:酸雨胁迫改变了龙眼叶片的快速叶绿素荧光诱导动力学曲线形状,伤害PSⅡ反应中心;pH2.5酸雨胁迫5d后最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心活性(1/F0-1/FM)、反应中心含量(RC/CSo)急剧下降;有活性反应中心的关闭程度(VJ)、失活反应中心的比例(Non-QA和Non-QB)显著增加,QA迅速还原;放氧复合体(OEC)被破坏;PSⅡ受体侧电子传递体数(Sm)、电子转化效率(ψ0)和电子传递速率((φ)E0)明显降低,叶面酸化导致光系统线性电子传递受损.pH2.5酸雨胁迫5d后叶片超氧阴离子自由基(O2(-))、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量显著增加;抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)转化为氧化型,还原型减少;超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性下降,叶绿体内自由基不能被及时清除,过多的自由基损伤光合器官,导致龙眼叶片PSⅡ受伤害.模拟酸雨胁迫伤害龙眼叶片PSⅡ反应中心供体侧和受体侧的电子传递体,造成同化力不足,清除自由基能力下降,导致叶绿体自由基累积,光合机构受到伤害.     

水葫芦及菠菜光合作用原初光反应的超快光谱研究

采用相同的分离技术,从水葫芦(Eichhornia crassipes(Mart)Solms.)和菠菜(Spinacia oleracea L.)叶片中提取叶绿体.利用吸收光谱和低温荧光光谱及皮秒荧光单光子计数技术对它们的光谱性质和光系统Ⅱ荧光寿命进行了研究.这两种叶绿体吸收光谱相似,暗示着它们都能高效吸收不同波长的光子.低温荧光光谱显示,水葫芦叶绿体两个光系统之间激发能分配平衡状态差,表明不利于该植物叶绿体高效利用吸收的光子能.采用三指数动力学模型对测定的光系统Ⅱ荧光衰减曲线拟合,水葫芦叶绿体光系统Ⅱ荧光衰减寿命分别是:138,521和1 494 ps;菠菜叶绿体荧光寿命分别是:197,465和1 459ps.并且归属了荧光组分,慢速度荧光衰减是由叶绿素堆积造成的,中等速度荧光衰减源于PSⅡ反应中心重新结合电荷组分,快速度荧光衰减归属于PSⅡ反应中心组分.基于20ps模型计算的水葫芦和菠菜叶绿体PSⅡ反应中心激发能转能效率分别是87%和91%.该结果与转能效率为100%的观点不一致.实验结果支持PSⅡ反应中心电荷分裂20 ps时间常数模型.根据转能效率,水葫芦生长速度不大于菠菜生长速度,但是,水葫芦叶绿体中含有丰富的胡萝卜素成分,其单位质量叶绿体吸收光能大于单位质量菠菜叶绿体吸收的量.实验结果还暗示植物叶绿体体系传能高效,接近于100%.     

盐胁迫下CO_2浓度倍增对冬小麦叶绿体光能吸收和激发能分配的影响

研究了在盐胁迫下ＣＯ２浓度倍增对冬小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍ）京冬８号叶片光合色素含量,叶绿体对光吸收能力,激发能在两个光系统之间分配和一些荧光诱导动力学参数的影响。结果表明,ＣＯ２倍增能提高冬小麦叶片单位鲜重叶绿素（Ｃｈｌ）和类胡萝卜素（Ｃａｒ）的含量,以及含等量Ｃｈｌ的叶绿体对光能的吸收能力,增强Ｍｇ２＋对两个光系统（ＰＳⅠ和ＰＳⅡ）之间激发能分配的调节能力;ＣＯ２倍增还提高荧光猝灭速率（ΔＦｖ／Ｔ）,而降低荧光半上升时间（Ｔ１／２）。然而,盐胁迫的作用则与高ＣＯ２浓度恰恰相反。