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。     

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。     

交替呼吸途径对CuCl2胁迫下菜豆叶片光系统Ⅱ的保护作用

以“农普”12号菜豆幼苗为材料,采用1mmol·L^-1的水杨基氧肟酸（SHAM）抑制交替呼吸途径活性,探讨了在CuCl₂胁迫下交替呼吸途径对菜豆幼苗叶片光系统Ⅱ的保护作用。结果表明,随着CuCl₂胁迫浓度的增加,菜豆幼苗叶片潜在最大光化学效率F_v/F_m、光适应下叶片的最大光化学效率F_v'/F_m'、PSⅡ的实际光化学效率Y（Ⅱ）以及光化学猝灭系数qP、叶绿素含量均呈下降趋势,而非光学猝灭系数NPQ和交替呼吸途径的容量水平则呈上升趋势。较之在CuCl₂处理下的菜豆幼苗,用交替呼吸途径抑制剂预处理后的菜豆再置于CuCl₂的胁迫下,则会导致F_v/F_m、F_v'/F_m'、Y（Ⅱ）、qP以及叶绿素含量的进一步下降和NPQ的进一步上升。上述观察表明,在CuCl₂胁迫下交替呼吸途径可以缓解PSⅡ光化学效率的下降、维持PSⅡ反应中心的开放程度、减少天线色素的热耗散以及缓解叶绿素含量的降低,从而保护菜豆叶片光系统Ⅱ免受CuCl₂胁迫的伤害。     

细胞外ATP和水杨酸对烟草光合指标的影响

研究了细胞外ATP(eATP)和水杨酸(SA)对烟草(Nicotiana tabacum)叶片的气孔导度(GH2 O)、蒸腾速率(E)、光合作用速率(A)与叶绿素荧光参数[包括PSⅡ潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ光适应下实际光化学效率Y(Ⅱ)、电子传递速率(ETR)、非光化学荧光淬灭(NPQ)和光化学荧光淬灭(qP)]的影响。结果表明：SA能导致A、GH2 O和E的下降,而eATP的处理能缓解SA造成的A、GH2 O和E的下降;但SA未对叶绿素荧光参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、NPQ、qP和ETR造成显著影响,eATP的加入也未改变SA处理下叶片叶绿素荧光参数的水平。这说明SA能导致光合作用的抑制,而eATP能明显缓解SA对光合作用的抑制,但以上作用可能均和光反应阶段无关。并对其内在机理进行了探讨。     

高、低温胁迫对牡丹叶片PSⅡ功能和生理特性的影响

以牡丹‘肉芙蓉’离体叶片为试材,以25 ℃为对照,研究了强光(1400 μmol·m-2·s-1)下高温(40℃)和低温(15℃)处理对牡丹叶片PSⅡ光化学活性和生理特性的影响.结果表明:随处理时间的延长,各处理叶片的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光量子效率(φPsⅡ)和光下开放的PSⅡ反应中心激发能捕获效率(Fv’/Fm’)均持续降低.暗恢复4h后,对照和15℃处理叶片的Fv/Fm基本上完全恢复,而40℃处理叶片仅恢复到处理前的75.5％,即使15 h后也不能完全恢复;强光下40℃处理使PSⅠ和PSⅡ间的激发能分配严重偏离平衡状态.强光下40 ℃处理抑制了超氧化物歧化酶活性,加剧了O2、H2O2、丙二醛的产生,导致叶绿素和可溶性蛋白含量不断下降.说明强光下40℃高温胁迫对牡丹叶片光合机构造成了不可逆的破坏,而15℃低温处理对其光合机构的影响相对较弱.     

外源6-BA对低温胁迫下茄子幼苗光合作用、叶绿素荧光参数及光能分配的影响

本文研究了外源6-BA对低温胁迫下茄子幼苗光合作用、叶绿素荧光参数和能量分配的影响。结果表明,外源6．BA显著增加了低温胁迫下茄子叶绿素含量、净光合速率（Pn）、蒸腾速率（t）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（c1）;同时外源6-BA明显提高了低温胁迫下茄子幼苗叶片的PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）、PSⅡ潜在活性（R／Fo）、PSII天线转化效率（FvFm）、实际光化学效率（φpsⅡ）、光化学猝灭系数（g,）和光化学反应能量（P）,降低了非光化学猝灭系数（NPQ）、天线热耗散能量（D）,对非光化学反应耗散能量（E）无明显影响。表明外源6-BA处理通过促进低温胁迫下茄子幼苗光合作用,提高光合电子传递效率,从而保护光合系统,降低低温胁迫对植物的损伤。     

低温对水稻类囊体膜蛋白磷酸化及光合机构光能分配的影响

研究了低温胁迫对水稻类囊体膜蛋白磷酸化和光能分配的影响。类囊体膜蛋白组分的SDS-PAGE和免疫印迹分析结果显示,低温弱光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)功能蛋白的稳态水平均有所降低。低温(77K)荧光分析表明,低温处理后类囊体膜光能吸收明显下降,而且FPSⅡ/FPSⅠ的比值均较对照组下降,表明低温弱光条件下有更多的激发能被分配到PSⅠ。低温处理同时还改变了类囊体膜蛋白磷酸化水平,捕光天线LHCⅡ蛋白中lhcb1的磷酸化水平明显降低,lhcb2的磷酸化水平增加,进一步证实lhcb2向PSⅠ移动,改变光能分配。PSⅡ反应中心D1、D2蛋白和核心天线CP43的磷酸化水平增高,有利于PSⅡ二聚体的稳定。     

干旱胁迫对燕麦生长及叶片光系统Ⅱ活性的影响

以‘燕科2号’燕麦品种为试验材料,采用盆栽控水的方式分别设置正常供水(75%田间持水量)、中度干旱胁迫(60%田间持水量)、重度干旱胁迫(45%田间持水量)3个水分处理,利用叶绿素荧光技术研究了不同水分梯度下燕麦生长和叶片光反应系统Ⅱ(PSⅡ)功能的变化,探讨干旱胁迫对燕麦叶片光合性能的影响。结果表明：(1)干旱胁迫导致燕麦株高变矮,叶片数、主茎数、穗数减少,叶片失绿发黄及籽粒产量显著下降。(2)与正常供水相比,重度干旱胁迫下燕麦叶片最大光化学效率(F_v/F_m)和光合性能指数(PI_ABS)显著降低。(3)重度干旱胁迫导致燕麦叶片单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)和单位反应中心耗散掉的能量(DI₀/RC)明显下降,单位反应中心用于电子传递的能量(ET₀/RC)和单位反应中心捕获的光能(TR₀/RC)明显升高;有活性反应中心的开放程度(Ψ₀)和电子传递链的量子产额(φ_E0)明显下降、非光化学淬灭最大量子产额(φ_D0)明显升高,V_J、V_K、V_L 3个位点的相对荧光强度明显升高,OJIP曲线初始斜率M_o明显升高。研究发现,燕麦叶片PSⅡ对中度干旱胁迫具有较强的适应能力,而重度干旱胁迫严重伤害其叶片PSⅡ反应中心,导致其反应中心能流分配失衡,电子传递受阻和PSⅡ稳固性减弱,进而影响燕麦光合作用,最终导致燕麦生长受到抑制。     

温州蜜柑叶片光系统反应中心光能分配的变化

为深入了解果树光化学反应中心光能分配的状况,以柑橘为试材,采用调制荧光法对叶片光系统在高光强和低光强下的状态转换进行了研究.结果表明, 光系统在100 μmol·m^-2·s^-1的低光强下,由于QA的还原使PQ库处于还原状态,导致光能由PSⅡ转向PSⅠ分配,光系统处于状态2;在1 000 μmol·m^-2·s^-1 的高光强下, PQ库无法得到电子而处于氧化状态,导致光能分配由PSⅠ转向PSⅡ,光系统处于状态1.叶片经磷酸酯酶抑制剂NaF处理后,光系统从高光强下状态2到状态1的转换受到抑制.高光强下过多的光能由PSⅠ向PSⅡ分配是导致PSⅡ光破坏的重要原因.     

持续低温弱光对黄瓜叶片气体交换、叶绿素荧光猝灭和吸收光能分配的影响

持续常温弱光(25℃/18℃,l00umol m-2 s-1)、低温弱光(12℃/12℃,100 umol m-2 s-1和7℃/7℃,l00μmolm-2s-1)均导致黄瓜生长减慢或停滞、叶绿素含量、气孔导度和净光合速率、光合电子传递速率下降以及胞间CO2浓度上升.常温弱光和12℃弱光处理对光系统II的最大光化学效率Fv/Fm无显著影响,而7℃弱光处理导致Fv/Fm的可逆性下降.常温弱光和7℃、12℃弱光处理均导致了光化学反应速率的降低以及天线热耗散和反应中心过剩能量的增加.在胁迫后,12℃弱光0比7℃弱光更有利于植株光合功能的恢复.     

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.     

细胞外ATP与肿瘤免疫

ATP是最重要的胞内代谢产物之一,也是一种重要的信号分子。研究发现,某些凋亡刺激能诱导肿瘤细胞内ATP释放到细胞外,这种释放到细胞外的ATP能促进吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬,由此激发特异性抗肿瘤免疫杀伤效应,提示细胞外ATP在肿瘤免疫治疗中的潜在应用价值。本文就细胞外ATP在肿瘤免疫中的研究进展作一综述。     

冷锻炼对甜椒叶片光合作用及其低温光抑制的影响

以冷敏感植物甜椒 (CapsicumannuumL .)抗冷性不同的两个品种为试材 ,利用CIRAS 1光合测定系统和FMS2调制式荧光仪 ,在控温控光条件下分析比较了冷锻炼苗与未经锻炼苗的叶片光合特性、叶绿素荧光参数对温度的响应。结果表明 ,随着温度的降低 ,无论是否经过锻炼 ,低温主要通过抑制碳同化能力来影响光合作用 ,并使光能过剩 ,导致低温光抑制。提高环境CO2 浓度以增强暗反应对光能的利用 ,低温光抑制减轻。 5d的亚适温锻炼过程中甜椒叶片已发生一定程度的光抑制 ,但锻炼苗叶片能在低温下维持较高的光系统II光化学效率(ФPSII)、光化学猝灭系数 (qP)和光适应下光系统II最大光化学效率 (Fv′/Fm)值 ;冷锻炼提高了两品种低温下对光抑制的抗性 ,而且对抗冷品种的作用效果更明显     

低温胁迫对水稻幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的影响

以‘蜀恢162’(‘Shuhui 162’)、‘糯89-1’(‘Nuo 89-1’)、‘蜀恢162/糯89-1’(‘Shuhui 162/Nuo 89-1’)、‘奇妙香’(‘Qimiaoxiang’)和早黄矮(‘Zaohuang’ai’)5个水稻(Oryza sativa L.)品种(系)为研究对象,采用叶绿素荧光成像系统研究了低温(4℃)胁迫对水稻3叶期幼苗不同叶龄叶片叶绿素荧光特性的影响。结果表明:经低温胁迫处理后,5个水稻品种(系)幼苗3个叶龄叶片的各叶绿素荧光参数变化有明显差异,其中第一叶的各项参数均降至0。经低温处理后5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)均明显小于对照(25℃),其中第一叶的降低幅度最大、第三叶最小。经低温胁迫处理后,5个水稻品种(系)幼苗第三叶的非光化学淬灭系数(qN)均显著大于对照,耐冷性品种‘糯89-1’幼苗第二叶的qN较对照显著增大,而其他水稻品种(系)幼苗第二叶的qN均显著小于对照;‘糯89-1’幼苗第二叶的光化学淬灭系数(qP)较对照略有增大,第三叶的qP显著大于对照;‘早黄矮’幼苗第三叶的qP也大于对照但差异不显著,而其余水稻品种(系)幼苗第二叶和第三叶的qP均显著小于对照。经低温胁迫后5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的PSⅡ最大相对电子传递速率(rETRmax)和半饱和光强(Ik)均显著小于对照;除‘糯89-1’幼苗第三叶外,5个水稻品种(系)幼苗3片叶片的快速光响应曲线初始斜率(α)也均显著小于对照,总体上第一叶的rETRmax、Ik和α下降幅度最大、第三叶最小。研究结果揭示:受低温胁迫后,叶片自身生理差异是导致水稻幼苗不同叶龄叶片受伤害程度不同的主要因素。     

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。     

温州蜜柑叶片光系统反应中心光能分配的变化

为深入了解果树光化学反应中心光能分配的状况,以柑橘为试材,采用调制荧光法对叶片光系统在高光强和低光强下的状态转换进行了研究．结果表明,光系统在100μmol·m^-2·s^-1的低光强下,由于QA的还原使PQ库处于还原状态,导致光能由PSⅡ转向PSⅠ分配,光系统处于状态2;在1000μmol·m^-2·s^-1的高光强下,PQ库无法得到电子而处于氧化状态,导致光能分配由PSⅠ转向PSⅡ,光系统处于状态1,叶片经磷酸酯酶抑制剂NaF处理后,光系统从高光强下状态2到状态1的转换受到抑制,高光强下过多的光能由PSⅠ向PSⅡ分配是导致PSⅡ光破坏的重要原因．     

低温下强光胁迫对小麦叶片光系统I结构与功能的影响

探讨了低下强光胁迫对小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ Ｌ．）扬麦５号苗期叶片（第三叶）类囊本膜上ＰＳⅠ－２００颗粒光化学特性和组分的影响。光胁迫条件下,ＰＳⅠ－２００颗粒的电子传递活性受到抑制,４℃条件下光胁迫的抑制程度低于２５℃下的抑制,２５℃条件下,光胁迫导致ＰＳⅠ－２００颗粒还原侧１９ｋＤ及ＬＨＣⅠ等多肽降解;而４℃条件下,１９ｋＤ保持稳定,但ＬＨＣⅠ等多肽在光胁迫处理过程中却发生降     

外源葡萄糖对盐胁迫下山楂叶中光系统Ⅱ光化学活性的影响

研究盐胁迫下外源葡萄糖对山楂叶中光系统II（PSII）光化学活性影响的结果表明,盐胁迫下,浇灌外源葡萄糖可增加山楂幼苗叶中PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、暗适应后PSII最大光化学效率（ΦPo）、捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA-下游的其它电子受体的概率（Ψo）及反应中心吸收的光能用于电子传递的量子产额（ΦEo）,降低照光2ms时反应中心的关闭程度（Vj）和单位反应中心吸收的能量（ABS/RC）,提高电子转运效率（ETo/RC）,降低放氧复合体（OEC）受伤害的程度。     

油菜黄单胞杆菌AhpC突变对被侵染菜豆叶片光化学反应特性的影响

该文研究了两种不同基因型的黄单胞杆菌[野生型( Xcp-W)和烷基过氧化物还原酶亚基C( AhpC)的缺失突变体( Xcp-ahpC)]侵染菜豆叶片( Phaseolus vulgaris)3 d后,叶片侵染位点以及同一叶片上距侵染位点不同距离处叶绿素荧光参数的变化。结果表明：与对照相比,两种病原菌侵染后叶片被侵染位点以及同叶距侵染位点一定距离处潜在最大光化学效率( Fv/Fm )的变化不显著,而光系统Ⅱ( PSⅡ)实际光化学效率[ Y(Ⅱ)]、电子传递速率( ETR)以及光化学猝灭系数( qP和qL )均显著降低。与野生型病原菌Xcp-W的侵染相比,Xcp-ahpC突变型菌株侵染后叶片的以上参数的降低更为明显。野生型病菌Xcp-W侵染对非调节性能量耗散产量[ Y(NO)]和调节性能量耗散产量[ Y(NPQ)]无显著影响;但Xcp-ahpC型病原菌侵染则导致了( Y(NO)和Y(NPQ)的显著上升。综上可知,白叶枯病菌侵染使得叶片光系统Ⅱ的光能使用效率受到了系统性的抑制,而病原菌烷基过氧化物还原酶亚基C的缺失对叶片光系统Ⅱ的光能使用效率的抑制作用更为强烈,并影响了植物的光能耗散机制。     

低温胁迫下二倍体杂交种高山松光系统Ⅱ功能稳定性研究

以人工气候室内的高山松(Pinus densata)及其亲本油松(P.tabulaeformis)和云南松(P.yunnanensis)实生苗为材料,通过测定低温胁迫和恢复后其幼苗的快速叶绿素荧光诱导动力学(JIP-test)参数,分析高山松及其亲本的光系统Ⅱ(PSⅡ)功能稳定性以及对低温胁迫的响应差异,以探讨高山松适应高海拔低温环境的光合生理生态机制。结果表明:经过33 d的低温(12℃/5℃,昼/夜)处理后,高山松PSⅡ功能参数单位截面积吸收的能量(ABS/CSo)、捕获的能量(TRo/CSo)、电子传递的能量(ETo/CSo)、耗散的能量(DIo/CSo)、有活性反应中心的数量(RC/CSo),以及原初光化学反应的最大量子产额(φPo)、吸收光能用于QA-以后的电子传递的能量比例(φEo)、捕获光能用于QA-以后的电子传递的能量比例(Ψo)、光能利用能力参数(PIabs)、2 ms时相对可变荧光(VJ)、荧光上升的初始斜率(Mo)、荧光曲线与Fm所围面积(Area)、介于F0和Fm之间的相对面积(Sm)和QA氧化还原次数(N)均与处理前无显著差异;油松和云南松的φPo、φEo、Ψo、PIabs、Area与对照差异显著,云南松的VJ、Mo、Sm、N、ETo/CSo、DIo/CSo、ABS/CSo也与对照存在显著差异;温度恢复之后(25℃/18℃,昼/夜),这些荧光参数的恢复程度表现为高山松>油松>云南松。可见,低温胁迫显著影响了油松和云南松的光能传递和光能利用能力以及受体库大小,且云南松遭受伤害的程度高于油松,而高山松的PSⅡ功能及其稳定性在遭受低温胁迫时明显高于亲本油松和云南松,且胁迫解除后恢复程度高,从而使得高山松能够在高海拔低温环境中累积代谢所需的有机物,保证其正常的生长和发育。