Untitled - 中国植物生理与分子生物学学会

植 物 稳 态 叶 绿 素 荧 光 动 力 学 研 究
钟 传 飞
1,3
高 志 奎
2
姚 洪 军
www.cspp.cn
1
高 荣 孚
(1 北 京 林 业 大 学 生 物 科 学 与 技 术 学 院 , 北 京 市 海 淀 区 清 华 东 路 35 号 , 北 京 ,100083;2 河 北
农 业 大 学 园 艺 学 院 , 保 定 市 建 设 南 路 258 号 , 河 北 保 定 ,071001;3 北 京 农 林 科 学 院 林 果 所 ,
北 京 市 香 山 瑞 王 坟 甲 12 号 , 北 京 ,100093)
Papageargiou 和 Govindjee(edi,2004),DeEll & Toivonen(edi,2003) 出 版 的 两 本 专 著 中 很
多 作 者 全 面 总 结 了 叶 绿 素 荧 光 动 力 学 理 论 与 应 用 方 面 的 研 究 进 展 。 在 调 制 饱 和 脉 冲 和 快 速
OJIP 两 方 面 研 究 中 , 提 出 了 相 关 理 论 , 促 进 了 应 用 研 究 快 速 发 展 。 以 前 叶 绿 素 荧 光 动 力 学 主
要 研 究 从 暗 适 应 叶 子 在 光 诱 导 下 达 到 稳 态 荧 光 的 动 力 学 过 程 , 从 而 计 算 相 关 的 参 数 , 而 没 有
研 究 在 稳 态 CO2 同 化 条 件 下 叶 绿 素 荧 光 动 力 学 的 情 况 , 以 及 在 这 过 程 中 电 子 传 递 体 可 能 发 生
的 变 化 。PAM2100 由 于 增 加 了 脉 冲 间 的 远 红 光 和 黑 暗 , 从 而 可 以 使 在 稳 态 条 件 下 PSⅠ 在 730nm
的 远 红 光 驱 动 下 被 氧 化 , 而 PSⅡ 则 因 为 光 化 光 关 闭 而 暂 停 运 转 , 这 样 在 远 红 光 条 件 下 电 子 链
氧 化 还 原 状 态 发 生 变 化 , 当 光 化 光 再 次 启 动 时 , 又 可 以 发 生 荧 光 动 力 学 诱 导 过 程 进 而 达 到 稳
态 过 程 。
我 们 审 视 加 和 不 加 远 红 光 的 荧 光 诱 导 曲 线 , 除 可 以 得 到 F0’ 外 其 它 参 数 没 有 变 化 。 每 个 饱
和 脉 冲 间 把 时 间 坐 标 放 大 , 又 是 一 个 荧 光 动 力 学 过 程 。 以 上 现 象 在 相 同 条 件 下 可 以 重 复 , 但
是 在 改 变 光 照 条 件 、CO2 浓 度 、 远 红 光 强 度 或 者 加 DCMU、HgCl 2 、MV 等 抑 制 剂 影 响 时 光 合
诱 导 曲 线 发 生 变 化 。 因 而 可 以 探 讨 稳 态 光 合 条 件 下 PSⅡ-PSⅠ 之 间 的 电 子 传 递 荧 光 动 力 学 变 化
的 关 系 ; 进 而 探 讨 稳 态 荧 光 动 力 学 变 化 与 碳 同 化 之 间 的 关 系 。 我 们 把 这 一 过 程 称 之 为 稳 态 荧
叶 绿 素 荧 光 动 力 学 (Steady-state Kinetics of chlorophyll fluorescence)。 当 植 物 处 于 光 合 稳 态 时 ,
在 光 化 光 (AL)、 饱 和 脉 冲 (SL) 和 远 红 光 (FrL)、 黑 暗 的 交 替 作 用 下 , 每 个 周 期 重 复 O’-P’-F-C-S
的 诱 导 过 程 而 且 是 多 阶 段 变 化 的 , 不 加 FrL 这 个 变 化 过 程 很 小 或 者 没 有 。 我 们 称 这 个 过 程 为
稳 态 荧 光 多 阶 段 变 化 (Steady-state Multistep of fluorescence, 简 称 “SMS”)。 显 然 SMS 与 被 远 红
光 重 氧 化 的 光 合 电 子 链 的 再 次 还 原 , 以 及 因 AL 短 暂 关 闭 而 暂 时 失 活 的 酶 的 再 激 活 关 系 密 切 ,
为 了 更 清 楚 地 分 辨 这 个 多 阶 段 过 程 我 们 将 时 间 转 化 成 了 对 数 坐 标 。SMS 包 括 Fo'( 命 名 为 O’),
0-0.1s 间 的 拐 点 ( 命 名 为 P’), 类 似 于 OJIP 的 P 峰 。0.1-2S 间 的 波 峰 ( 命 名 为 F), 与 PSⅠ 末 端 还
原 酶 FNR 的 激 活 有 关 。2s 之 后 另 一 个 波 峰 ( 命 名 为 C), 与 CO2 同 化 过 程 的 激 活 有 关 。C 之 后
会 出 现 下 降 并 达 到 稳 态 Fs( 简 称 S)。 之 所 以 命 名 为 O’P’FCS, 是 因 为 P’ 与 PSⅡ 的 关 闭 有 关 。
因 此 我 们 用 光 合 作 用 各 阶 段 的 首 字 母 命 名 。 后 来 我 们 又 用 Daul-PAM-100 重 复 有 关 研 究 , 得 到
相 似 结 果 。 同 时 有 测 定 了 P700 的 变 化 。 结 果 表 明 , 在 不 同 光 化 光 强 度 11-490Umol.m -2 .s -1 和 大
气 CO2 从 0-500ppm, 都 可 以 观 察 到 相 应 变 化 。 用 DCMU、HgCl 2 、MV 可 得 到 相 应 抑 制 部 位
的 响 应 。 在 应 用 研 究 中 发 现 光 合 日 进 程 中 上 午 和 中 下 午 有 明 显 差 异 , 而 且 观 察 到 叶 子 不 同 部
位 的 变 化 , 表 明 气 孔 非 均 匀 开 闭 所 引 起 叶 肉 CO 2 浓 度 的 差 异 。 用 CAM 植 物 长 寿 花 可 以 观 察 到
不 同 光 照 时 间 SMS 的 变 化 差 异 非 常 大 。 这 样 可 以 研 究 CAM 植 物 在 气 孔 关 闭 条 件 下 内 部 CO 2
变 化 过 程 。
关 键 词 : 植 物 ; 稳 态 叶 绿 素 荧 光 动 力 学
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