Untitled - 中国植物生理与分子生物学学会

瞬 时 脉 冲 光 调 控 脱 黄 化 叶 绿 体 发 育 的 超 微 结 构
姚 洪 军 张 晶 邓 丽 娜 高 荣 孚
( 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)
叶 绿 体 发 育 的 初 期 阶 段 , 首 先 源 于 幼 嫩 植 物 分 生 组 织 细 胞 中 的 前 质 体 。 叶 片 内 前 质 体 在
光 照 条 件 下 发 育 经 历 了 一 个 非 常 特 殊 的 过 程 , 形 成 具 有 光 合 作 用 功 能 的 叶 绿 体 。
Arayroudi-akoyunoglou 研 究 发 现 , 在 间 歇 光 照 (intermittent light,IML;2 min 光 照 ,98 min 黑
暗 ) 的 作 用 下 叶 绿 体 的 类 囊 体 膜 处 于 片 层 结 构 状 态 , 不 发 生 垛 叠 , 但 在 连 续 光 照 处 理 后 可 以 发
生 类 囊 体 膜 的 垛 叠 。 研 究 还 发 现 , 当 黑 暗 时 间 小 于 23 分 钟 时 ,2 分 钟 的 光 照 就 不 能 控 制 叶 绿
体 的 发 育 。 因 此 光 照 时 间 和 黑 暗 时 间 的 比 例 , 在 很 大 程 度 上 决 定 了 光 对 叶 绿 体 发 育 的 诱 导 。
光 照 时 间 缩 短 为 小 于 1 秒 的 瞬 时 光 照 时 , 张 鸿 明 (2003)、 张 汝 民 (2005) 在 利 用 每 小 时 一 到 三 次
的 瞬 时 脉 冲 光 (Instantaneous pulse light;750 ms/h) 也 得 到 了 不 垛 叠 的 叶 绿 体 结 构 。 而 且 还 证 明
了 光 是 启 动 叶 绿 体 发 育 的 信 号 物 质 。 本 研 究 使 用 不 同 频 率 (1-10Hz) 的 脉 冲 光 ( 光 照 时 间 40us),
研 究 闪 光 过 程 中 叶 绿 体 荧 光 动 力 学 特 性 和 超 微 结 构 , 以 期 探 讨 叶 绿 体 发 育 过 程 和 光 信 号 之 间
的 关 系 。
暗 室 培 养 绿 豆 黄 花 苗 , 利 用 高 强 频 闪 仪 控 制 IPL 频 率 , 频 闪 仪 灯 管 是 氙 灯 , 有 效 峰 值 光
强 >200,000cd; 光 感 亮 度 2000Lux。IPL 频 率 控 制 在 1Hz、5Hz 和 10Hz。 利 用 PEA 测 定 处 理
过 程 中 的 叶 绿 素 快 速 荧 光 动 力 学 曲 线 。 根 据 荧 光 测 定 结 果 , 选 择 快 速 荧 光 动 力 学 I 相 出 现 的 时
间 点 , 分 别 是 IPL 频 率 为 1Hz 脉 冲 闪 光 72 小 时 、IPL 频 率 5Hz 闪 光 28 小 时 、IPL 频 率 10Hz
闪 光 16 小 时 取 样 。 按 照 电 镜 的 要 求 进 行 样 品 、 脱 水 、 固 定 、 包 埋 、 超 薄 切 片 、 电 镜 观 察 。 研
究 发 现 , 每 秒 1 次 IPL 处 理 与 其 它 两 种 处 理 之 间 存 在 较 大 的 差 异 , 随 着 IPL 频 率 的 增 加 荧 光
也 逐 渐 增 大 ,IPL 频 率 对 叶 绿 体 的 发 育 具 有 重 要 作 用 。IPL 处 理 24 h 的 叶 绿 素 荧 光 动 力 学 曲 线
可 以 看 出 每 秒 10 次 的 IPL 处 理 的 幼 苗 叶 绿 素 荧 光 动 力 学 曲 线 出 现 了 明 显 的 I 相 。 其 它 趋 势 与
IPL 处 理 10 h 一 致 。IPL 处 理 72 h, 每 秒 1 次 没 有 I 相 的 出 现 (IML 处 理 、 黄 花 苗 照 光 、 黑 暗
处 理 等 一 系 列 试 验 结 果 表 明 在 脱 黄 化 过 程 中 I 相 的 出 现 与 消 失 与 类 囊 体 膜 的 垛 叠 与 去 垛 叠 有
关 。 超 微 结 构 表 明 ,IPL 频 率 控 制 在 1Hz 时 闪 光 72 小 时 叶 绿 体 类 囊 体 绝 大 多 数 还 处 于 片 层 结
构 , 少 量 出 现 垛 叠 。 而 IPL 频 率 控 制 在 5 次 / 秒 在 闪 光 28 小 时 时 候 叶 绿 体 内 就 存 在 基 粒 类 囊 体
结 构 , 而 IPL 频 率 控 制 在 10 次 / 秒 在 闪 光 16 小 时 时 候 叶 绿 体 内 就 存 在 基 粒 类 囊 体 结 构 , 虽 然
在 时 间 上 有 先 后 , 但 是 都 出 现 基 粒 结 构 。 以 上 二 者 结 合 其 来 可 以 看 出 ,I 相 的 出 现 基 本 是 与 叶
绿 体 体 基 粒 的 出 现 时 间 是 同 步 的 。 这 个 结 果 进 一 步 说 明 了 I 相 可 以 指 示 脱 黄 化 过 程 中 叶 绿 体 的
垛 叠 状 况 。 观 察 到 , 高 频 率 IPL 十 几 个 小 时 就 能 够 诱 导 类 囊 体 的 垛 叠 , 而 根 据
Arayroudi-akoyunoglou 的 研 究 光 照 与 黑 暗 的 比 例 在 1/12 以 上 时 类 囊 体 膜 就 不 发 生 垛 叠 。 在 我
们 的 研 究 中 , 即 使 是 10Hz 闪 光 的 频 率 其 光 暗 比 例 也 在 1/25 以 上 。 说 明 叶 绿 体 的 发 育 及 类 囊 体
膜 的 垛 叠 与 光 照 的 强 度 也 有 很 大 的 关 系 。IPL 频 率 对 类 囊 体 膜 的 垛 叠 也 有 调 控 作 用 , 随 着 IPL
频 率 的 增 加 , 类 囊 体 膜 的 垛 叠 趋 于 正 常 和 稳 定 时 间 缩 短 。 也 就 是 说 光 在 叶 绿 体 的 发 育 过 程 中
不 仅 是 能 量 , 还 起 到 信 号 调 控 的 作 用 。
关 键 词 : 瞬 时 脉 冲 光 ; 脱 黄 化 叶 绿 体 发 育 ; 超 微 结 构
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