生长温度对烟草叶片环式电子传递活性的影响

高等植物的光合机构在环境胁迫条件下非常容易产生光抑制,环式电子传递在光合机构的光保护中发挥着重要的作用.但是,生长温度对环式电子传递的影响并不清楚.本研究测定了在24/18℃和32/26℃条件下生长40天的烟草(K326)叶片的气体交换、叶绿素荧光和P700氧化还原态的光响应曲线.结果表明,烟草叶片在两种生长温度下的的光合能力、光化学淬灭、非光化学淬灭和通过光系统Ⅱ的电子传递速率(ETR Ⅱ)均没有差异.但是,在强光条件下,生长在24/18℃的叶片比生长在32/26℃的具有更高的通过光系统Ⅰ的电子传递速率(ETRⅠ)和ETRⅠ/ETR Ⅱ比值.短时间的强光处理后,生长在24/18℃的叶片具有较高的光系统Ⅱ最大量子产额(Fv/Fm),表明环式电子传递活性的上调有助于缓解生长在24/18℃的叶片光系统Ⅱ受到的光损伤.综上所述,环式电子传递活性的增强是植物适应较低生长温度的重要策略.     

高等植物环式电子传递的生理作用

环式电子传递做为一种可供选择的电子传递途径之一,近几年被证实它对于许多高等植物的生长是必需的.环式电子传递通过促进跨类囊体膜质子梯度的建立一方面激发ATP合成酶合成ATP,另一方面加强了光系统Ⅱ处的热耗散,稳定了放氧复合体,从而保护光系统Ⅱ免受光抑制.同时,它还可以缓解光系统Ⅰ处电子受体的过度还原,减少超氧阴离子在光系统Ⅰ处的合成,防止光系统Ⅰ受到光抑制.本文简要地综述了环式电子传递的途径、其参与ATP合成的作用、对光系统Ⅱ和光系统Ⅰ光保护作用及其对环境胁迫的响应和调节,并对环式电子传递的研究提出了展望.     

脂氧合酶对黄瓜叶片光合电子传递活性的影响

黄瓜（Ｃｕｃｕｍ ｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ．）叶片的光合作用与电子传递活性随叶片衰老而降低,脂氧合酶（Ｌｏｘ）活性则相应增高。大豆Ｌｏｘ－１ 抑制黄瓜子叶分离的叶绿体ＰＳⅡ电子传递活性,没食子酸丙酯（ＰＧ）或槲皮酮（ＰＦ）能消除这种抑制作用。二氯苯二甲脲（ＤＣＭＵ）或２,３－二溴百里香醌（ＤＢＭＩＢ）存在时,大豆Ｌｏｘ－１ 对ＰＳⅡ电子传递活性有抑制作用,加入ＰＧ 使活性恢复到接近原有水平。二苯卡巴肼（ＤＰＣ）对经Ｌｏｘ－１ 处理的叶绿体ＰＳⅡ电子传递活性有明显恢复作用。Ｌｏｘ－１ 使Ｃｈｌａ室温荧光Ｆｍ 降低,ＤＰＣ则能轻微恢复Ｆｍ 。可见,ＰＳⅡ氧化侧、Ｑ与ＰＱ 位点都对Ｌｏｘ－１ 的作用敏感。Ｌｏｘ－１ 对叶绿体色素的漂白作用,以及活性氧对ＰＳⅡ电子传递活性的抑制,可能是Ｌｏｘ 影响光合膜功能的重要原因之一     

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.     

光合作用的光反应（四）

四、光合电子传递与光合磷酸化 　　在本文的第一到第三部分已分别阐明执行光反应的光合色素，它们对光能的吸收和传递，两个光系统和氧的释放，最后这部分将通过光合电子传递与光合磷酸化，进一步阐明光能转化为化学能的过程。 　　光系统Ⅱ和Ⅰ之间的电子传递 　　光合作用中两个光系统虽有各自功能，光系统Ⅱ产生强的氧化剂并与氧的释放有关，而光系统Ⅰ与形成高还原能力的物质有关。然而只有它们协同作用才能共同完成把光能转化为化学能，为 CO2的固定和还原提供能量 ATP和还能能力 NADPH。两个光系统之所以能紧密联系在一起，是因…     

低温与光对黄瓜幼苗子叶光合电子传递活性的影响

25～30℃和30 μmol m~(-2)s~(-1)光下培养的黄瓜幼苗,在黑暗下经 1～7℃处理24h或5℃处理24～72h,光合电子传递活性受不同程度的抑制;其抑制部位主要在PSⅡ氧化侧;随温度的降低和时间的延长,抑制部位可发展至PSⅡ及之后的电子递体上,但尚未影响PSⅠ的活性。160μmol m~(-2)s~(-1)的光强加重低温对电子传递活性的抑制,光强越高,则加重的程度越高;抑制部位从PSⅡ氧化侧发展至PSⅡ反应中心以及PSⅠ。     

黄瓜花叶病毒对烟草叶片和叶绿体光合活性的影响

研究了烟草（Ｎｉｃｏｔａｎａ ｔａｂａｃｕｍ Ｌ．）感染黄瓜花叶病毒后烟草植株不同部位（顶层、中层、下层）中片的光合速率和叶绿体光化学反应的变化。感病的叶片净光合速率减少,顶层叶砬少最多。病毒侵染抑制ＰＳⅡ活性比ＰＳⅠ活性更明显,特别是顶层叶。叶绿素ａ荧光测定表明还原态Ｑ库减少,ＣＯ２同化减少。从低温荧光发射光谱图变化中发现能量分配受干扰。     

从水力结构的角度解释生长温度对烟草叶片形状和大小的影响（英文）

叶片形状和大小在不同的生长温度下变化非常大,但少有从水力结构的角度解释其变化原因的研究。本研究测定了生长于两个不同温度下(24℃/18℃昼/夜;32℃/26℃昼/夜)的烟草叶片的解剖结构,导水率,叶片长宽比和叶面积。生长在24℃/18℃下的烟草叶片与生长在32℃/18℃的叶片相比,更狭窄,并有更小的叶柄导管直径,更低的叶脉密度和导水率。然而,在不同的生长温度下,烟草叶面积并没有显著差异。叶片导水率与叶脉密度呈正相关,但与叶片长宽比呈负相关。结果表明在不同的生长温度下叶片解剖结构和叶片导水率可能对于改变叶宽比起着重要作用。     

墨兰对氮营养和波动光强复合胁迫的光合调控响应

墨兰(Cymbidium sinense)是我国的传统名花,具有悠久的栽培历史,该物种为林下荫生植物,生境破坏和森林冠层结构的改变都会导致其遭受氮素和光照波动的双重影响。为了探究墨兰的光合作用响应这种复合胁迫的机制,该文研究了不同氮浓度处理下墨兰叶片的氮含量、叶绿素含量、光系统I(PS I)和光系统Ⅱ(PS Ⅱ)对波动光强的影响。结果表明:(1)0 mmol·L^-1氮处理下,墨兰叶片的氮含量、叶绿素含量、PS Ⅱ最大量子效率(F_v/F_m)和PS I最大可氧化的P700信号(P_m)降低,而非光化学猝灭和PS Ⅱ非调节性能量耗散被大量激发。(2)1.25、5、10 mmol·L^-1氮处理下,光强突然增加使墨兰叶片的PS I反应中心表现为先过度还原,随后过度还原态被逐渐解除; 环式电子传递的激发表现为先增加后逐渐下降,说明环式电子传递的动态调节和PS I的氧化还原态密切相关。(3)波动光下,0 mmol·L^-1氮处理的墨兰叶片没有表现出PS I的过度还原,主要是因为其PS Ⅱ释放的电子很少,避免了过量电子被传递到PS I。综上认为,氮素的波动会显著影响墨兰对波动光强的光合生理响应,这为墨兰的人工栽培和保护提供了科学依据,并有助于探究林下植物光合作用响应氮素和波动光复合胁迫的机制。     

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。     

温度变化对藻类光合电子传递与光合放氧关系的影响

由于直接测定藻类的光合速率耗时且不方便,研究者们常通过测定藻类光合电子传递速率的方式来间接反映其光合速率,理论上,以氧气产生来度量的总光合速率（PGross）与电子传递速率(ETR)之间应该存在很好的线性关系。然而,由于温度的变化会影响藻类的光呼吸等耗氧的生理过程从而影响光合作用中的氧气释放,因此温度可能会对PGross与ETR之间的线性关系产生影响。研究了温度变化对蛋白核小球藻（Cholorella pyrenoidosa）、菱形藻（Nitzschia sp.）和水生集胞藻（Synechocystis aquetilis Sauv.）的总光合放氧速率（PGross）与电子传递速率(ETR)之间比率的影响,结果表明PGross/ETR随温度的升高而降低,低温条件下PGross/ETR比值较高,说明在相同的电子传递速率的情况下水的光裂解产生的氧有更多的可以释放出来;在高温条件下PGross/ETR比值相对较低,说明高温条件下可能有相对更多的水光裂解产生的氧被用于耗氧的生理过程而没有释放出来。研究表明当温度发生变化时,光合放氧与电子传递之间并不呈线性关系,这说明将ETR作为实际光合生产的评价指标时要谨慎,不能不加分析地直接应用。     

几内亚格木和降香黄檀对热带北缘地区冬季低温的光合适应

在热带北缘地区,冬季气温较夏季下降10℃左右,虽然热带植物对零上低温敏感,但是大部分热带树木能够适应热带北缘地区的冬季气温,其光合生理机制并不清楚。我们通过测定种植在热带北缘地区（21°54′N,101°46′E）的两种热带树木（几内亚格木和降香黄檀）的光系统Ⅰ和Ⅱ活性以及光系统Ⅰ和Ⅱ的能量分配的季节变化,发现这两个树种的光系统Ⅰ和Ⅱ活性在冬季并没有下降。两个树种的光系统Ⅱ的有效量子产额在冬季明显下降,同时伴随着热耗散激发。在冬季,环式电子传递的激发与热耗散的激发呈现显著的正相关。环式电子传递的激发使得氧化态P700比例的上升,从而避免了光系统Ⅰ受体端的过度还原。化学试剂抗霉素A（PGR5途径环式电子传递的一种特异性抑制剂）处理过的叶片较对照组表现出更强光损伤程度。这些结果表明环式电子传递的激发是热带树木适应热带北缘地区冬季低温的一个重要的光合生理机制。     

烟草叶片中呼吸电子传递途径在缓解叶绿体PSⅡ光抑制中的作用

前期研究发现线粒体交替氧化酶(AOX)呼吸途径对叶绿体光系统II(PSII)的光抑制有明显的缓解作用。线粒体内另一条呼吸途径——细胞色素氧化酶(COX)呼吸途径是否也具有光保护作用尚不清楚。该文通过荧光快速诱导动力学和荧光淬灭分析,解析了烟草(Nicotiana tabacum)叶片中COX途径对PSII光保护的贡献及其与AOX途径的关系。结果表明,强光处理后PSII活性在所有叶片中均下降。AOX途径受抑明显加速了叶片PSII活性的下降。而当COX途径受抑后,叶片PSII活性的下降与水处理的对照叶片无明显差异。当AOX途径与COX途径同时受抑时,叶片PSII活性的下降比单独抑制AOX途径时更严重。此外,呼吸电子传递受抑均导致叶片非光化学淬灭(NPQ)增加,AOX途径受抑导致的NPQ上调比COX途径受抑时更明显,AOX和COX途径同时受抑时NPQ的增幅最大。上述结果表明,烟草叶片中COX途径和AOX途径均参与PSⅡ的光保护。当COX途径受抑时,其光保护功能可以被AOX途径和NPQ补偿,而AOX途径的光保护作用不能被COX途径和NPQ完全补偿。     

链格孢菌毒素对莱茵藻光合电子传递的抑制及其作用位点

以野生型莱茵藻和其抗除草剂突变体为材料,检测链格孢菌毒素在光合电子传递链上的作用位点和模式的结果表明,此种毒素抑制Q_A至Q_B的电子传递,是光系统Ⅱ抑制剂,其作用模式类似于苯酚类型的除草剂。     

脓青素对光抑制条件下菠菜叶绿体的保护作用

在有氧条件下,脓青素可以缓解强光对菠菜叶绿体电子传递的抑制作用。加入解联剂尼日利亚菌素消除跨膜质子梯度会加剧叶绿体的光抑制,但脓青素的保护作用并不消失。脓青素对光系统Ⅰ与光系统Ⅱ均表现出保护作用,但对ＰＳⅡ的保护在光抑制初期较明显;在厌氧条件下,脓青素加剧叶绿体的光抑制,引起ＤＣＩＰ光还原与水到ｐ－ＢＱ电子传递活力的降低。推测脓青素可能通过促进细胞色素ｂ５５９介导的ＰＳⅡ循环电子传递,减轻了叶绿体的光抑制。     

光合作用光抑制的研究进展

概述了植物光合作用光抑制的研究进展,包括造成光抑制和光氧化的活性氧的产生和作用机理,光抑制的作用部位,以及光保护机制等,着重从三个方面讨论了植物抗光抑制的保护机理：与光系统Ⅱ天线以及叶黄素循环相关的热耗散途径,包括光呼吸、H2O-H2O循环和环式电子传递在内的电子传递途径,以及活性氧清除机制等。     

生长温度对核苷磷酸化酶的影响

通过对不同生长温度下嗜热脂肪芽孢杆菌核苷磷酸化酶活性的测量,初步探讨了高温作为有效诱导手段的可能性     

不同光质对烟草叶片生长及光合作用的影响

通过对烟草植株覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,研究了光质对烟叶生长及光合作用的影响。结果表明,与白膜处理相比,红膜与蓝膜处理下的烟草叶片较厚,比叶面积较小,叶绿素a/b比值、净光合速率、可变荧光强度（Fv）和最大荧光强度（Fm）的比值Fv/Fm（PSⅡ最大光化学量子效率）、PSⅡ实际光化学量子效率（ΦPSⅡ）、光饱和点和CO2饱和点均较高。黄膜处理下的叶片较白膜处理的更薄,净光合速率、Fv/Fm、ΦPSⅡ、光饱和点、CO2饱和点均较低。紫膜处理的叶片比叶面积比白膜处理的小,净光合速率和Fv/Fm比白膜的大。实验结果表明红光、蓝光和紫光促进了烟叶的生长,这种促进作用是与其高光合效率紧密相连的;而黄光对烟叶的生长有一定程度的抑制作用。