【摘要】：本文以陸地高等植物常春藤、海洋高等植物日本大葉藻和海洋低等植物鼠尾藻為研究對(duì)象,采用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù),考察不同條件下光合電子傳遞動(dòng)力學(xué),分析兩光系統(tǒng)在抵御環(huán)境脅迫時(shí)扮演的重要角色。主要研究結(jié)果如下:1.常春藤光合電子傳遞活性的研究通過(guò)M-PEA-2技術(shù)考察了常春藤光合電子傳遞活性日變化與季節(jié)變化,以檢驗(yàn)環(huán)境波動(dòng)條件下光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)與光系統(tǒng)I(PSⅠ)的協(xié)調(diào)關(guān)系。在日變化過(guò)程中,盡管K點(diǎn)相對(duì)可變熒光在正午未發(fā)生顯著變化,但延遲熒光I1點(diǎn)衰減動(dòng)力學(xué)快組分振幅L1顯著下降,表明PSⅡ供體側(cè),即放氧復(fù)合體受損,同時(shí)該結(jié)果也表明延遲熒光在響應(yīng)脅迫時(shí)具有較高的靈敏性。另外,隨光照在上午逐漸增強(qiáng),最大光化學(xué)效率(F_v/F_m)的顯著下降,PC及P700氧化速率(V_(ox))顯著升高,下午隨光強(qiáng)降低,F_v/F_m逐漸恢復(fù),V_(ox)發(fā)生弛豫,表明PSⅡ在正午發(fā)生顯著光抑制而在下午逐漸恢復(fù),與之相反,PSⅠ在上午表現(xiàn)活躍而在下午發(fā)生弛豫;在季節(jié)變化過(guò)程中,PSⅡ的下調(diào)總是伴隨著PSⅠ的上調(diào),相關(guān)性分析結(jié)果表明PSⅡ與PSⅠ存在顯著的負(fù)相關(guān)�？傊�,常春藤PSⅡ與PSⅠ存在此消彼長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)平衡,這種交替變化調(diào)節(jié)了兩光系統(tǒng)間激發(fā)能的分配,維持了電子傳遞氧化還原狀態(tài)的平衡,進(jìn)而賦予其靈活適應(yīng)環(huán)境變化的能力。另外,PSⅠ并不表現(xiàn)高溫依賴,而是全年活躍,這可能是維持常春藤在越冬期間光合器官功能完整的前提。2.日本大葉藻光合電子傳遞活性的研究隨著全球氣溫變暖,海水溫度逐漸升高,海洋植物的生長(zhǎng)繁殖受到抑制,面臨退化危機(jī)。通過(guò)熱孵育及熱激法研究了日本大葉藻應(yīng)對(duì)高溫脅迫的光合電子傳遞的生理響應(yīng)。隨著海水溫度逐漸升高(20-32°C),K點(diǎn)相對(duì)可變熒光顯著升高,最大光化學(xué)效率F_v/F_m顯著下降,表明放氧復(fù)合體(OEC)及PSⅡ反應(yīng)中心受損。當(dāng)藻株在32°C條件下暴露4 h后,OEC及PSⅡ反應(yīng)中心發(fā)生不可逆損傷,表明日本大葉藻光合電子傳遞所能耐受的上限溫度為32°C。另外,PⅠ_(ABS)作為一個(gè)熱脅迫響應(yīng)指示參數(shù),隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低,當(dāng)PIABS小于10.60,PSⅡ發(fā)生不可逆損傷�；诠夂闲阅艿难芯拷Y(jié)果,日本大葉藻響應(yīng)高溫脅迫的策略歸納如下:(1)有活性的PSⅡ反應(yīng)中心電子傳遞效率增強(qiáng);(2)PSⅡ受體側(cè)電子傳遞能力增強(qiáng);(3)PSⅠ活性及圍繞PSⅠ的環(huán)式電子傳遞能力增強(qiáng);(4)PSⅡ與PSⅠ此消彼長(zhǎng)的協(xié)作關(guān)系。這些適應(yīng)策略參與了電子傳遞氧化還原平衡,調(diào)節(jié)了兩光系統(tǒng)間激發(fā)能的分配,進(jìn)而保護(hù)日本大葉藻免受海水溫度升高的危害。3.鼠尾藻光合電子傳遞活性的研究通過(guò)葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)考察了鼠尾藻光合性能的季節(jié)性變化。由夏至早冬季節(jié),最大電子傳遞速率rETR_(max),最大光化學(xué)效率F_v/F_m,以及性能指數(shù)PIABS維持高值,表明PSⅡ持續(xù)活躍。在晚冬和早春季節(jié),最小飽和光強(qiáng)Ek顯著降低,暗示鼠尾藻易受光脅迫損傷,rETR_(max),F_v/F_m,及PIABS顯著降低證實(shí)PSⅡ發(fā)生光抑制。rETR_(max),F_v/F_m,及PIABS在晚春及夏季的升高表明PSⅡ逐漸恢復(fù)。與部分陸地常綠植物低溫強(qiáng)光交互作用引起PSⅡ激發(fā)壓升高相似,鼠尾藻PSⅡ的光抑制總是伴隨著PSⅡ受體側(cè)電子積累。通常情況下,PSⅠ及圍繞PSⅠ的環(huán)式電子傳遞(CET)活躍被認(rèn)為是植物響應(yīng)逆境脅迫的重要保護(hù)機(jī)制,而鼠尾藻中,低的P700、PC的氧化速率及P700+、PC+的再還原速率表明PSⅠ及CET全年不活躍,且在晚冬和早春呈現(xiàn)季節(jié)性下調(diào)。PSⅠ及CET調(diào)節(jié)補(bǔ)償功能的不足可能限制了鼠尾藻對(duì)冬季脅迫的靈活響應(yīng),并造成PSⅡ的緩慢恢復(fù)�？傊�,鼠尾藻光合活性的季節(jié)變化包括:活躍期,下調(diào)期及恢復(fù)期。早春季節(jié),鼠尾藻的快速生長(zhǎng)伴隨弱的光合性能,暗示著該階段消耗的碳水化合物可能來(lái)自先前的積累,其生長(zhǎng)與光合活性并不總是一致的。
[Abstract]:In this paper, we studied the photosynthetic electron transport dynamics under different conditions, and analyzed the important role played by two optical systems in resisting environmental stress. The main results are as follows: 1. The diurnal variation and seasonal variation of photosynthetic electron transport activity of ivy were studied by M-PEA-2 technique to verify the coordination between optical system II (PS 鈪，

本文編號(hào)：2311031