光合作用对光和CO2响应模型的研究进展

光合作用对光和CO₂响应模型是研究植物生理和植物生态学的重要工具, 可为植物光合特性对主要环境因子的响应提供科学依据。该文综述了当前光合作用对光和CO₂响应模型的研究进展和存在的问题, 并在此基础上探讨了这些模型的可能发展趋势。光合作用涉及光能的吸收、能量转换、电子传递、ATP合成、CO₂固定等一系列复杂的物理和化学反应过程。光合作用由原初反应、同化力形成和碳同化3个基本过程构成, 任一个过程均可对光合作用速率产生直接的影响。光合作用对光响应模型只涉及光能的转换, 而光合作用的生化模型包含了同化力形成和碳同化这两个基本过程。把光合作用的原初反应, 即把参与光能吸收、传递和转换的捕光色素分子的物理参数(如捕光色素分子数、捕光色素分子光能吸收截面、捕光色素分子处于激发态的平均寿命等)结合到生化模型中, 可能是今后光合作用对光响应机理模型的发展方向。     

关于光合机器的合成生物学研究的几点思考

1引言 光合作用是指光合生物利用太阳能,将大气中的CO2转化成碳水化合物的过程。光合作用是地球上最重要的反应,它提供了人类生存所需要的物质、氧气和能量,是人类生存所需的所有物质和能源的来源,     

“光合作用”教学重点难点的突破

在“光合作用”的教学中 ,笔者常发现学生难以理解从光能到 ATP分子中活跃的化学能 ,再到糖类等有机物分子中的稳定的化学能这一能量转换过程 ,更难掌握光合作用的能量和物质变化规律的本质。在多年教学中 ,我从以下几方面来突破重点难点 ,收到较好的效果。1　复习引入 ,埋下伏笔叶片和叶绿体分别是进行光合作用的主要器官和细胞器。叶绿体中吸收、转化光能的光合色素主要集中在基粒片层的膜上 (暗示光反应的场所为基粒、光反应需要光能和色素 ) ,催化光合作用的酶系除了分布在基粒片层上之外 ,也存在于基质中 (暗示暗反应的场所为基质、…     

卡尔文循环教学的一点探讨

卡尔文循环是光合作用物质转变和能量转换的核心,它将无机物二氧化碳转变成有机物,将光反应产生的ATP和NADPH中活跃的化学能转换为贮存在糖类中的稳定的化学能,将光合作用的物质转变与能量转换紧密地联系在一起.卡尔文循环是光合作用一章教学中的一个重点和难点.但在国内有些教科书[1]中却将卡尔文循环直译过来,分为羧化、还原和更新三阶段.这样划分没有将光合作用CO2固定的物质变化和能量转变突示出来.我们对此进行了一些改革,将卡尔文循环划分为以下几个阶段:     

鉄氧还蛋白(Ferredoxin)与光合作用

引言光合作用的根本特点是光能轉变成化学能,因此,这一过程的重要关键就在于光能引起色素系統发生什么变化,进一步又发生什么样的一系列电子傳递作用,这就是光合作用的原初反应与光合鏈的問題。目前已     

植物对低温的光合响应

低温是影响植物生长和发育的主要环境因子之一.低温下,植物的许多生理生化过程受到影响,而其中光合作用是对低温最敏感的过程.光合作用是地球上最重要的生理生化过程,所以研究光合作用在低温下的响应机制具有重要意义.本文系统地总结了当前国内外最新研究进展,综述了低温下植物的光合响应,主要内容包括影响低温下光合响应的因素、低温下光合响应的关键问题--能量平衡的调节,以及植物的低温光合响应信号通路,并展望了低温光合响应研究的新方向.     

光合作用氧释放机理研究进展

植物在光合作用过程中不仅为同化CO2提供能量和还原力,同时裂解水放出氧气。放氧反应主要由光系统Ⅱ(PSⅡ)氧化侧的4个锰原子组成的锰簇催化完成的。因此,锰簇在光合放氧过程中起看至关重要的作用。文章概述了对锰簇及其微环境的结构和功能的研究进展。     

中国科学院召开光合作用学术讨论会

中国科学院生物科学与技术局于1988年12月22～24日在江苏连云港市召开了光合作用学术讨论会。参加会议的有中科院所属研究所中部分从事该项研究的人员,以及邀请了部分高等院校的同行参加。会议上重点报告了1988年的光合作用研究成果。内容有:光合膜、色素蛋白、色素状态的结构与功能及其调控;能量转换系统的结构、功能及其调控;碳代谢。其     

青梅树叶片某些光合性能的研究

六月上旬检测青梅树叶片光合作用对光照强度的反应、光合速率的日变化及其影响因素,表明青梅树叶片光合作用的光补偿点和光饱和点分别为2-3千勒克斯和35-40千勒克斯。在新梢旺盛生长期的晴天。叶片的光合速率于10时和15时出现两次高峰。叶片的光合生产能力直接受光照强度的制约,同时还受气温和空气相对湿度的影响。     

光合作用对光和二氧化碳响应的观测方法探讨

用便携式光合仪LI-6400观测自然条件下生长的盆栽蚕豆叶片光合作用对光和二氧化碳的响应发现：（1）用未经过光合诱导的叶片观测光合作用对光的响应会得到即使在全太阳光强下光合作用仍然不饱和的假象;（2）利用某些经验方程计算的饱和光强远低于实际观测值;（3）在观测光合作用对CO2的响应过程中,每一次CO2浓度变化都应当伴随一次光合仪的匹配步骤,否则所得结果偏差很大;（4）在不饱和光下观测光合作用对CO2的响应,会导致对叶片光合能力的低估。     

What is the maximum efficiency with which photosynthesis can convert solar energy into biomass?

Photosynthesis is the source of our food and fiber. Increasing world population, economic development, and diminishing land resources forecast that a doubling of productivity is critical in meeting agricultural demand before the end of this century. A starting point for evaluating the global potential to meet this goal is establishing the maximum efficiency of photosynthetic solar energy conversion. The potential efficiency of each step of the photosynthetic process from light capture to carbohydrate synthesis is examined. This reveals the maximum conversion efficiency of solar energy to biomass is 4.6% for C3 photosynthesis at 30 degrees C and today's 380 ppm atmospheric [CO2], but 6% for C4 photosynthesis. This advantage over C3 will disappear as atmospheric [CO2] nears 700 ppm.     

Inhibitory effect of hypergravity on photosynthetic carbon dioxide fixation in Euglena gracilis.

Photosynthesis, the conversion of light energy into chemical energy, is a critical biological process, whereby plants synthesize carbohydrates from light, carbon dioxide (CO2) and water. The influence of gravity on this biological process, however, is not well understood. Thus, centrifugation was used to alter the gravity environment of Euglena gracilis grown on nutritive agar plates illuminated with red and blue light emitting diodes. The results showed that hypergravity (up to 10xg) had an inhibitory effect on photosynthetic CO2 fixation. Chlorophyll accumulation per cell was essentially unaffected by treatment; however, Chl a/Chl b ratios decreased in hypergravity when compared to 1xg controls. Photosynthesis in Euglena appears to have limited tolerance for even moderate changes in gravitational acceleration.     

Special Issue of Photosynthetic Research

This Special Issue of Photosynthesis Research honors Louis M. N. Duysens, Roderick K. Clayton, and George Feher, three pioneering researchers whose work on bacterial photosynthesis laid much of the groundwork for our understanding of the role of the reaction center in photosynthetic light energy conversion. Their key discoveries are briefly summarized and an overview of the special issue is presented.     

Excitation energy transfer from the bacteriochlorophyll Soret band to carotenoids in the LH2 light-harvesting complex from Ectothiorhodospira haloalkaliphila is negligible

Photosynthesis Research - Pathways of intramolecular conversion and intermolecular electronic excitation energy transfer (EET) in the photosynthetic apparatus of purple bacteria remain subject to...     

柚树叶片CO2驯化的光合参数变化

柚树(Citrus grandis)幼树生长在砂和磋石的生长介质,每周供给0.05mmol P(正常P,P)和0．1mmol P(高磷,2P)的营养液．植株分别生长在空气CO2分压(约39Pa)和倍增CO2分压(81±5Pa)下45d,利用CI-301PS(CID,Inc)光合作用测定系统在较高光强(1150μmol·m^-2·s^-1)下测定叶片光合速率并得出的Pn-Pi关系曲线和在较高CO2分压(PCO2,56Pa)下得出Pn-PAR关系曲线计算有关光合参数。结果表明,大气CO2分压下2P植株最大光合速率较P植株高13．3％,倍增CO2分压下,无论P或2P植株最大光合速率较大气CO2分压下相应植株低,但在倍增CO2分压下2P植株较P植株高,且2P植株有较P植株高的表观量子产率和光能利用效率(P<0．05),但并不改变г^*、Rd和Rubisco羧化速率(Vc)和氧速率的比率(P>0．05)在大气CO2分压下2P植株的Vcmax和Jmax较P植株分别高83％和12．5％,在倍增CO2分压下2P植株的Vcmax和Jmax均较P植株高,柚树在高CO2驯化中改变叶N在Rubisco和捕光组分分配系数,但不改变叶N在光合电子传递链的分配系数,结果表明,增加P供给可以促进高CO2分压下光合碳循环中P的周转,提高倍增CO2分压下植株的光合速率,调节柚树叶片的CO2驯化的光合参数。     

Temperature dependence of photosynthetic reaction centre activity in Rhodospirillum rubrum

Photosynthesis Research - Measurements of photosynthetic assimilation rate as a function of intercellular CO2 (A/Ci curves) are widely used to estimate photosynthetic parameters for C3 species, yet...     

光合作用与农业生产

光合作用被誉为是地球上最重要的化学反应,没有光合作用就不可能有人类社会的产生和发展。光合作用是作物产量形成的物质基础,如何充分利用太阳能进行光合作用是农业生产中的一个根本性问题。文章从作物光能利用率与光合作用效率、光合作用过程及其运转的调控、农业发展动向与高光效三个方面简要分析了光合作用与农业生产的关系,以期为今后的相关研究提供一些思考。     

A cell-based model for the photoacclimation and CO(2)-acclimation of the photosynthetic apparatus

We have developed a mathematical model based on the underlying mechanisms concerning the responses of the photosynthetic apparatus of a microalga cell which grows under constant incident light intensity and ambient CO(2) concentration. Photosynthesis involves light and carbon-fixation reactions which are mutually dependent and affect each other, but existing models for photosynthesis don't account for both reactions at once. Our modeling approach allows us to derive distinct equations for the rates of oxygen production, NADPH production, carbon dioxide fixation, carbohydrate production, and rejected energy, which are generally different. The production rates of the photosynthesis products are hyperbolic functions of light and CO(2) concentration. The model predicts that in the absence of photoinhibition, CO(2)-inhibition, photorespiration, and chlororespiration, a cell acclimated to high light and/or CO(2) concentration has higher photosynthetic capacity and lower photosynthetic efficiency than does a cell acclimated to low conditions. This results in crossing between the two curves which represent the oxygen production rates and carbon fixation rates in low and high conditions. Finally, in the absence of photoinhibition and CO(2)-inhibition, the model predicts the carbohydrate production rate in terms of both light intensity and CO(2) concentration.     

Variety in excitation energy transfer processes from phycobilisomes to photosystems I and II

Photosynthesis Research - The light-harvesting antennas of oxygenic photosynthetic organisms capture light energy and transfer it to the reaction centers of their photosystems. The light-harvesting...