细胞外ATP对低温下菜豆叶片光系统Ⅱ运行及光能分配的影响

细胞外ATP(eATP)可作为一种重要的胞外分子调节植物的多种生理反应。该研究以菜豆(Phaseolus vulgaris L.)品种‘农普12号’幼苗叶片为实验材料,研究了胞外1.0mmol/L ATP溶液对低温下(10℃、10h)菜豆叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)运行及光能分配的影响。结果显示:(1)低温胁迫(10℃、10h)对菜豆叶片PSⅡ的潜在最大光化学效率(F_v/F_m)没有产生显著性影响,但低温胁迫却降低了叶片的实际光化学运行效率[Y(Ⅱ)],同时降低了PSⅡ的光化学反应能量(P),增加了天线热耗散能量(D)和非光化学反应耗散能量(E),使叶片胞外ATP水平有所下降。(2)叶片施加外源ATP可以有效缓解低温胁迫下菜豆叶片胞外ATP水平的下降,同时使叶片的实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学反应能量(P)显著上升,也使天线热耗散能量(D)非光化学反应耗散能量(E)均显著下降。研究表明,低温胁迫降低了菜豆叶片PSⅡ的光化学运行并增加了光能的耗散,而在低温胁迫下增加胞外ATP水平能够有效提高菜豆叶片光化学反应的运行效率并降低光能的耗散。     

外源ATP对NaCl胁迫下菜豆叶片叶绿素荧光特性的调节

盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因子之一,外源ATP被发现可作为信号分子参与植物对逆境胁迫生理反应的调节。为了探明外源ATP在植物盐胁迫响应中的作用,以增强植物对土壤盐渍化的耐性,更好地应用于土壤盐渍化修复。该研究以菜豆( Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术探讨了外源ATP 对菜豆叶片在NaCl胁迫下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明：在NaCl胁迫下,叶片光系统Ⅱ( PSⅡ)潜在最大光化学量子效率( Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率( Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[ Y (Ⅱ)]、光化学荧光猝灭( qP)、电子传递速率( ETR)与对照组相比均有显著性下降,而非光化学猝灭( NPQ)和( qN)较对照组有显著性增加,这表明NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率的下降和光能耗散的增加。而外源ATP(eATP)的处理能有效缓解NaCl胁迫所造成的Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR下降和NPQ、qN的上升。该研究结果表明在NaCl胁迫下外源ATP可以有效地提高菜豆幼苗光系统Ⅱ( PSⅡ)的光化学反应效率。     

不同光强下细胞外三磷酸腺苷对菜豆叶片光化学反应特性的影响

三磷酸腺苷(ATP)不但分布在细胞内部, 而且广泛存在于动物和植物细胞的细胞外基质中。细胞外ATP (eATP)可与细胞膜表面相应的受体结合并激发细胞内的第二信使, 从而调节细胞的多种生理学功能。但目前对于eATP是否也能对植物的光合作用产生影响则研究较少。该文以菜豆(Phaseolus vulgaris)叶片为实验材料, 研究了在不同光强下eATP对菜豆叶片叶绿素荧光特性和光合放氧速率的影响。结果显示, 随着光强的增加, 叶片的光适应下最大光化学效率(F_v′/F_m′)、光系统II (PSII)实际光化学效率(Y(II))、光化学猝灭系数(q_P)均呈现下降趋势, 而电子传递速率(ETR)、非光化学猝灭系数(q_N)以及调节性能量耗散的量子产量(Y(NPQ))随着光强的增加呈上升趋势。与对照相比, eATP的处理可以显著提高菜豆叶片PSII的潜在最大光化学效率(F_v/F_m)、Y(II)、q_P、ETR和光合放氧速率; 但eATP的处理对F_v′/F_m′、q_N以及Y(NPQ)没有显著影响。AMP-PCP (β,γ-亚甲基三磷酸腺苷, eATP细胞外受体的抑制剂)的处理显著降低了F_v/F_m、F_v′/F_m′、Y(II)、ETR和光合放氧速率, 同时也显著增加了q_N以及Y(NPQ)的水平。以上结果显示, 植物eATP水平的变化对植物光合作用的光化学反应有着重要的影响。     

不同强度的红光和蓝光下菜豆叶片的荧光特性

光质和光强均是影响植物光合作用的重要外部因素,该文以菜豆(Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术比较研究了菜豆叶片在不同光强的红光和蓝光下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明:随着红光和蓝光光强的增加,菜豆叶片的光适应下的最大光化学效率(Fv'/Fm')呈下降趋势,但与在红光下相比,蓝光下叶片的Fv'/Fm'值较高。随着蓝光光强的增加,菜豆叶片PSⅡ实际光化学效率(Y(Ⅱ))和光化学猝灭系数(q P和q L)先呈上升趋势之后逐渐趋于平稳;而随着红光光强的增加,以上参数呈下降趋势。随着红光和蓝光光强的增加,非光化学猝灭系数(NPQ)、相对电子传递速率(ETR)以及调节性能量耗散的量子产量Y(NPQ)均呈上升趋势,但与在红光下相比,蓝光下叶片NPQ和Y(NPQ)的值较低,而ETR值较高。非调节性能量耗散产量Y(NO)随着红光光强增加而呈上升趋势,而随着蓝光光强增加呈下降趋势。综上可见,随着光强的增加菜豆叶片的光化学效率呈降低趋势,但叶片在蓝光下的光化学吸收和利用效率高于红光。研究结果可为植物对光强和光质的响应提供一定的参考。