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.     

铀在小麦幼苗中的积累分布及其对叶片光系统活性的影响

分别采用不同浓度的铀[0、5、20、50、100mg.L-1 UO2(NO3)2.6H2O]对五叶期的‘西科麦3号’小麦幼苗于水培条件下处理7d,分析小麦对铀的吸收积累情况,并通过快速叶绿素荧光诱导动力学OJIP曲线及820nm光吸收曲线,分析铀对叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)活性的影响。结果表明:(1)小麦对铀的富集系数和转移系数较小,吸收的铀主要集中在根部。(2)铀胁迫显著降低了小麦叶片捕光色素叶绿素b的含量,并显著影响小麦叶片两个光系统的活性;铀显著抑制PSⅡ反应中心的活性,但是对PSⅡ的电子供体侧和受体侧电子传递活性及PSⅠ的活性则表现为促进作用。(3)低浓度的铀处理会影响小麦叶片中两个光合系统之间的平衡,对PSⅠ性能的促进作用显著大于PSⅡ。     

AOX途径在苹果离体叶片失水过程中的光破坏防御作用

为探讨线粒体交替氧化酶呼吸途径（AOX途径）对水分胁迫下苹果叶片光破坏的防御作用,以苹果砧木平邑甜茶离体叶片为试材,通过AOX抑制剂水杨基羟肟酸(SHAM)处理,同时测定苹果叶片叶绿素荧光诱导动力学曲线和820 nm光的吸收曲线,结合JIP test分析,探讨了失水过程中AOX途径的光保护作用。结果表明：水分胁迫条件下,平邑甜茶叶片的AOX活性显著增加, SHAM抑制AOX途径后,叶片发生更严重的光抑制;在失水胁迫条件下,平邑甜茶叶片PSⅡ原初光化学反应的量子产额（TRo/ABS）、PSⅡ捕获的电子从Q_A传递到Q_B的概率（ETo/TRo）下降,PSⅡ单位反应中心吸收的光能（ABS/RC）上升,而PSⅠ的最大氧化还原活性（ΔI/I_o）未受影响;SHAM抑制AOX途径后,TRo/ABS和ETo/TRo进一步下降,ABS/RC进一步上升,同时引起了ΔI/I_o的下降。研究认为,水分胁迫条件下,平邑甜茶叶片PSⅡ发生了光抑制,而SHAM处理在加重PSⅡ光抑制的同时,引起了PSⅠ的光抑制;叶片失水过程中,AOX呼吸上调是平邑甜茶叶片的重要光破坏防御机制,特别是对PSⅠ具有重要的保护作用。     

低温光抑制恢复过程中黄瓜叶片PSⅡ活性及其电子传递对PSⅠ的影响

以“津春4号”黄瓜为试材,通过测定黄瓜叶片叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820 nm光的吸收曲线,结合叶绿素荧光淬灭分析,研究低温光胁迫(4℃,200 μmol·m-2·s-1)6 h后,黄瓜叶片在常温(25℃)不同光强(0、15、200μmol·m-2·s-1)下PS Ⅰ和PS Ⅱ活性的恢复,以及恢复过程中PS Ⅰ与PS Ⅱ的相互作用.结果表明:低温光胁迫6h后,PS Ⅰ和PS Ⅱ发生不同程度的光抑制.在常温恢复阶段,PS Ⅱ活性快速恢复且对光强不敏感;PS Ⅰ活性在弱光下(15 μmol·m-2·s-1)快速恢复,在较强光(200 μmol·m-2·s-1)下恢复较慢.在低温光抑制恢复过程中,常温下PS Ⅱ活性恢复较快可能导致PS Ⅱ向PS Ⅰ的线性电子传递过快,进而抑制PS Ⅰ的活性恢复.因此,在进行黄瓜抗冷性育种时,不应该仅追求较高的PS Ⅱ抗性和较快的PS Ⅱ恢复速度,还应该注意两个光系统活性的协调.在生产中,应当在低温逆境发生及其之后较长一段时间内采取措施降低叶表面光照强度,以利于对植株光合机构的保护和光合活性的恢复.     

低温弱光胁迫对野生大豆和大豆栽培种光系统功能的影响

以野生大豆和栽培大豆为材料,通过同时测定大豆叶片的叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820nm光的吸收曲线,以及测定超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性,分析了低温弱光胁迫及常温弱光恢复下这2种大豆光系统Ⅱ（PSⅡ）和光系统Ⅰ（PSI）功能的变化。结果表明,低温弱光胁迫对这2种大豆的PSI和PSⅡ的功能都造成伤害;在低温弱光胁迫下,维持较高的SOD和APX活性和维持PSI和PSⅡ的协调性是野生大豆比栽培大豆耐低温的一个重要原因。     

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.     

叶绿素延迟荧光的发生及其在光合作用研究中的应用

叶绿素延迟荧光主要由绿色植物中光系统Ⅱ的天线色素产生,光系统Ⅱ反应中心色素P680接受天线色素吸收的光能后转变为激发态的P680,P680回到基态时释放出一个电子传给原初电子受体,随后电子沿光合电子传递链向PSI传递。当进入电子传递链的电子发生电荷重组时会使P680再次激发形成P680,P680将激发能传递给天线色素后,激发能以荧光的形式释放出来,即为延迟荧光。延迟荧光的检测和分析技术为无损测定植物光合机构的结构与功能变化提供了新的方法。利用该方法可以获得丰富的光合机构信息,如光系统Ⅱ受体侧及供体侧的伤害程度、跨类囊体膜质子梯度的大小等。本文介绍了延迟荧光的产生原理和测定方法,并且举例说明了延迟荧光测定技术在光合作用研究中的应用。     

重金属Mn对苦楝叶片光系统性能的影响

重金属锰严重抑制植物的光合作用,影响Mn污染地区植被恢复。为给Mn污染地区植被恢复提供合适的树种,以木本植物苦楝为研究对象,分别将0、10 g和30 g的MnCl_2 (CK、L1和L2)溶于纯水中配成溶液掺入盆栽土壤,通过快速叶绿素荧光诱导动力学曲线、820 nm光吸收曲线以及光合气体交换参数测定技术,研究重金属Mn对苦楝叶片光系统I(PSI)、光系统Ⅱ(PSⅡ)性能及其协调性的影响。结果表明,Mn胁迫下,苦楝叶片PSⅡ性能指数(PI_(ABS))表现为L2L1CK,且差异性显著(P0.05);K点(W_k)和J点(V_j)均显著大于CK;电子从Q~-_A传递到PSⅠ受体侧的效率(Ψ_((Ro)))和捕获的激子将电子传递到电子链中Q_A下游Q_B等电子受体的概率(Ψ_((Eo)))随着时间的推移呈现出先上升后下降的趋势;PSI性能(ΔI/I_0)显著低于CK (P0.05),PSⅠ与PSⅡ的协调性(Φ_((PSI/PSⅡ)))在L2水平下差异性显著(P0.05);净光合速率(Pn)、气孔限制值(Ls)和RuBP羧化效率均降低,胞间CO_2浓度(Ci)增高。以上结果表明重金属Mn显著影响了苦楝叶片PSⅡ和PSI性能,使苦楝光合能力下降。     

毕氏海蓬子光系统Ⅱ颗粒的分离与鉴定

采用去污剂TritonX-100增溶类囊体膜和高速离心的方法,首次分离和纯化了毕氏海蓬子的光系统Ⅱ（photosystemⅡ,PSⅡ）颗粒,通过光谱学和SDS-PAGE对其进行鉴定并与类囊体膜进行比较。室温吸收光谱结果表明,PSⅡ颗粒在蓝区的叶绿素（chlorophyll,ChOb和胡萝卜素类吸收峰为485nm,在红区的Ch1b吸收峰为655nm,这两个峰值均低于类囊体膜中的。77K荧光发射光谱结果表明,提取的PSⅡ颗粒基本不含光系统Ⅰ（photosystemⅠ,PSI）的低温荧光反射峰737nm。77K荧光激发光谱结果显示,海蓬子PSⅡ颗粒在470-485am之间的Ch1b 和胡萝卜素类的荧光发射峰明显低于类囊体膜的。这说明在PSⅡ中大部分的PSI已被除去。电泳结果显示,海蓬子PSⅡ颗粒缺少PSI反应中心蛋白质亚基PsaA和PsaB,这说明提取到的PSⅡ纯度较高,这为进一步研究毕氏海蓬子PSⅡ的结构与功能奠定基础。     

植物光诱导延迟荧光与光合作用的内在关联性研究

光合作用是地球上最重要的化学反应,植物内源性光诱导延迟荧光是光合作用原初过程中光系统Ⅱ作用中心P680处电荷分离效率的内在探针。本文从实验上证明了延迟荧光的产生与光合作用存在本质必然的联系。实验结果表明,延迟荧光激发谱与光合作用谱存在着明显的相似,延迟荧光强度随着激发光源光强的变化表现出类似的光抑制现象,以及在室温条件下延迟荧光强度与光合速率有着很好的相关性。为从植物光诱导延迟荧光技术来研究植物的光合作用提供了重要的实验证据。     

空间飞行微重力降低裸藻光合电子传递并改变光合能量分配

利用神舟8号飞船的SIMBOX发射机会,对真实微重力影响裸藻光合作用活性进行了研究．我们发现,微重力降低了光合活性(Fv/Fm),提高了细胞内叶绿素a和胡萝卜素含量．快速叶绿素荧光动力学研究显示微重力降低了叶绿素荧光强度,但快速叶绿素荧光动力学曲线的形状(O-J-I-P)没有改变．在微重力处理下裸藻的最大光化学效率(φPo)、用于电子传递的量子产额(φEo)和光合作用性能指数(PIABS and PICS)都明显降低,但单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心耗散的能量(DIo/RC)都明显升高．77K低温荧光光谱实现微重力改变了能量在PSⅠ和PSⅡ之间的分配并出现了红移现象．这些结果表明真实微重力降低光合作用的活性有可能通过两个途径,即抑制裸藻抑制光合电子传递中PSⅡ的受体端和改变PSⅠ的结构从而引起流向PSⅠ的能量传递减少．     

用体内叶绿素a荧光诱导动力学鉴定番茄的抗冷性

研究了冷害温度对具有不同抗冷性品种的番茄叶片的体内叶绿素ａ荧光诱导动力曲线的影响。实验结果指出,在低温处理（８℃,５℃,２℃下,暗中２４小时）后,番茄叶片的体内叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线有了明显的改变,Ｆｖ／Ｆｏ值、Ｒｆｄ值降低了,光系统Ⅱ原初光能转换效率和潜在的光合活力均受到抑制。我们在苗期和开花期得到的实验结果均表明,在番茄叶片的叶绿素ａ荧光诱导动力学曲线和这些荧光参数改变的程度与该品种的已知抗冷性之间呈现较好的相关性。我们认为,体内叶绿素ａ荧光诱导动力学方法是鉴定番茄抗冷性的一个快速、灵敏和可靠的方法,并可用于其他绿色植物的抗冷性鉴定中     

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.     

低剂量UV-B辐射对乌拉尔甘草叶片光合机构的影响

为了探讨植物叶片对UV-B辐射增强的响应机制,采用叶绿素荧光测定技术,分别测定在人工模拟低剂量UV-B(2.4μW/cm~2)辐射条件下乌拉尔甘草叶片的叶绿素荧光诱导动力曲线、初始荧光(F_0)、最大荧光(F_m)、光合机构比活性参数(ABS/RC、TR_o/RC和ET_o/RC)和性能指数等变化规律。结果表明:(1)低剂量UV-B辐射未引起甘草叶片O-J-I-P叶绿素荧光诱导曲线中的相数发生改变,UV-B辐射对PSⅡ的影响主要发生在其受体侧,而非供体侧;(2)低剂量UV-B辐射引起了甘草叶片光合系统F_v/F_m以及F_m、F_0的明显变化,同时也影响了光合机构的开放程度和电子从Q_A向Q_B传递效率,从而影响了光转化效率;相应性能指数(PI_(abs)和PI_(total))的改变亦验证了此结果。研究认为,低剂量UV-B辐射抑制乌拉尔甘草叶片光合系统Ⅱ受体侧Q_A至PQ之间的电子传递效率,从而影响了Q_A之后的光化学反应及非光化学反应。     

盐胁迫对不同抗盐性小麦叶片荧光诱导动力学的影响

以不同抗盐性小麦为材料,研究了NaCl胁迫对叶片叶绿素。荧光诱导动力学的影响。指出150 mmol/L NaCl使小麦幼苗生长降低,叶绿素含量下降,同时使光系统Ⅱ的潜在光化学活性和原初光能转化率降低,使光反应受到抑制。     

利用延迟荧光研究DCMU对植物光合的影响

敌草隆（DCMU）阻断植物光合器官类囊体膜上的电子从QA到QB的传递。延迟荧光（DF）是光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心电荷分离效率的内在探针。本文以菠菜叶片作为实验材料,从DF衰减动力学及其总强度的变化研究了DCMU对植物光合作用的影响。DCMU作用后叶片DF衰减动力学曲线表明在快相部分有明显上升趋势,而慢相部分出现下降。不同DCMU浓度处理叶片后延迟荧光强度与叶片光合速率的变化表现出很好的相关性。研究结果表明,植物延迟荧光能很好的表征植物叶片DCMU处理后光合速率的变化。     

外源钙对干旱胁迫下烤烟幼苗光系统Ⅱ功能的影响

以叶绿素快相荧光动力学曲线(OJIP)为探针,研究了外源钙对干旱胁迫下烤烟幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)功能的影响.结果表明:干旱胁迫降低了烤烟幼苗PSⅡ原初光能转换效率(Fv/Fm)和电子传递速率(ETR),抑制了光合作用的原初过程,烤烟幼苗叶片发生了明显的光抑制.叶面喷施10.0 mmol·L-1CaCl2溶液后烤烟叶片的光合电子传递能量比例(ФEo)在干旱胁迫下的降低幅度明显小于对照(喷施清水),电子转运效率(ET0/RC)在干旱胁迫下明显高于对照.叶面喷施CaC12溶液增加了PSⅡ捕获光能用于光合电子传递的比例、剩余有活性反应中心的效率和电子传递链中的能量传递,使烤烟叶片的光系统Ⅱ在干旱胁迫下保持相对较高的活性,从而提高了烤烟幼苗的抗旱能力.     

盐胁迫对不同抗盐性小麦叶片荧光诱导动力学的影响

以不同抗盐性小麦为材料,研究了ＮａＣｌ胁迫对叶片叶绿素ａ荧光诱导动力学的影响。指出１５０ｍｍｏｌ／ＬＮａＣｌ使小麦幼苗生长降低,叶绿素含量下降,同时使光系统Ⅱ的潜在光化学活性和原初光能转化率降低,使光反应受到抑制。     

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.     

尖叶拟船叶藓的77K荧光光谱及对强光照的短期适应

报道了东亚特有濒危植物尖叶拟船叶藓(Dolichomitriopsis diversiformis)在不同光质的光照诱导下的低温77K荧光光谱及状态转移的初步研究结果,实验中,尖叶拟船叶藓在77K下出现了3条发射带,分别是F680、F685、F720nm,并没有出现存在于大部分高等植物中的F695nm和F740nm两个峰．经过PSⅡ光诱导后、在77K下出现了F680nm,这个峰在77K下出现是首次报道,而以前的研究认为只在4K下才出现这一条光谱带,这一结果表明尖叶拟船叶藓叶绿体的两个光系统结构与其他高等植物存在着差异。在自然光下,PSⅡ与PSⅠ的总能量比是2.04,经过15min的PSⅡ光(670nm)诱导后,PSⅡ与PSⅠ的总能量比变成了1．28(状态2),当用15min的PSⅠ光(716nm)照射后,PSⅡ与PSⅠ的总能量比从2．04变成了3．4l(状态1)。在自然光下,由尖叶拟船叶藓的光系统的外部LHCⅡ所吸收的激发能是整个光系统激发能的21．19％．这说明尖叶拟船叶藓对光的短期调节能力是21．19％．尖叶拟船叶藓的光系统的外部LHCⅡ有51．7％位于PSⅡ中,48．3％在PSⅠ中.