植物吸收的光能往往超過植物進行碳同化的需求,從而產(chǎn)生大量過剩激發(fā)能,破壞PSII的反應中心。為了防止光損傷的發(fā)生,植物將啟動一系列的光破壞防御機制以維持光能吸收與利用的平衡關系。圍繞PSI的環(huán)式電子流是近些年來備受關注的光保護機制。環(huán)式電子流能夠促進跨類囊體膜質(zhì)子梯度（△pH）的建立,驅(qū)動ATP合成酶合成ATP,加快光破壞的修復,使類囊體腔酸化,激發(fā)PSII側(cè)處的熱耗散,穩(wěn)定放氧復合體等,從而保護PSII不會因過度還原而造成傷害。棉花是新疆最重要的經(jīng)濟作物,在生長季節(jié)會經(jīng)歷高光、干旱等環(huán)境條件。本研究從葉片吸收光能特性的差異為著眼點,選取葉綠素含量和和花青素含量不同且吸收光能差異較大的棉花為試驗材料,研究不同棉花光合性能以及圍繞PSI的環(huán)式電子流的差異,明確棉花葉片不同吸光特性對光合性能的影響以及為維持光合機構的穩(wěn)定運行所啟動的光保護機制,揭示吸光能力的差異與光保護機制的關系,研究結(jié)果可為棉花高光效育種提供科學依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:（1）研究不同葉綠素含量的棉花光合性能的差異。選取葉綠素含量差異較大的棉花為試驗材料,測定了葉綠素含量、類胡蘿卜素含量、類胡蘿卜素/總的葉綠素、氣體交換參... 

【文章來源】：石河子大學新疆維吾爾自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

環(huán)式電子傳遞Fig.1-1cyclicelectronflow

不同吸光特性的棉花環(huán)式電子流調(diào)控和熱耗散機制的研究5環(huán)式電子傳遞主要是指傳遞到PSI受體側(cè)電子通過Fd傳遞到PQ庫或色素蛋白復合體Cytb6f重新返回到PSI的電子傳遞過程圖1-1（Bendalletal.，1995；Shikanaietal.，1998；Johnsonetal.，2011）。在葉綠體中，有兩種途徑被認為參與了圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞（Endoetal.，1997，1998；Munekageetal.，2004），一種是NAD(P)H脫氫酶復合體(NDH)介導的環(huán)式電子流（Wangetal.，2006；Katoetal.，2017），另一種質(zhì)子梯度調(diào)節(jié)蛋白(PGR5)介導的環(huán)式電子流（Munekageetal.，2002；Alricetal.，2014）。研究表明，僅僅缺失NDH途徑，雖然能夠正常生長但是某些功能受到限制，NDH和PGR5途徑同時缺失，電子傳遞速率明顯降低，植株生長明顯受到抑制，因此NDH介導的環(huán)式電子流和PGR5介導的環(huán)式電子流對植物的生長發(fā)育起著至關重要的作用（Munekageetal.，2004）。圖1-1環(huán)式電子傳遞Fig.1-1cyclicelectronflow2.2.1PGR5介導途徑PGR5介導的環(huán)式電子傳遞（參考圖1-2）（薛嫻等，2017）：傳遞到PSI受體側(cè)電子通過Fd傳遞到PGR5/PGRL1進而傳遞給PQ庫或色素蛋白復合體Cytb6f，從而形成圍繞PSI的環(huán)式電子流（Bendalletal.，1995）。整個過程可以簡要表示為：圖1-2PGR5介導的環(huán)式電子傳遞Fig.1-2PGR5meditatedcyclicelectronflow

不同吸光特性的棉花環(huán)式電子流調(diào)控和熱耗散機制的研究6PGR5介導的環(huán)式電子傳遞不能形成NADPH，有ΔpH和ATP的生成。PGR5介導的環(huán)式電子傳遞能夠建立ΔpH驅(qū)動熱耗散過程從而保護光合機構免受光損傷（Munekageetal.，2002；李娜等，2016）。2.2.2NDH介導途徑而另一條是NAD(P)H脫氫酶（NDH）介導的環(huán)式電子傳遞途徑（參考圖1-3）（Endoetal.，1998；Shikanaietal.，1998；Wuetal.，2011，2012）。傳遞到PSI受體側(cè)電子通過Fd傳遞到NDH進而傳遞給PQ庫或色素蛋白復合體Cytb6f，從而形成圍繞PSI的環(huán)式電子流，其過程可以簡要表示為：圖1-3NDH介導的環(huán)式電子傳遞Fig.1-3NDHmeditatedcyclicelectronflowNDH介導的環(huán)式電子能夠生成NADPH和ATP（梅楊等，2007）。近些年來關于NDH途徑及調(diào)控機制的研究也受到了廣泛關注。其主要的功能有：NDH介導的環(huán)式電子流能夠加快NADPH的消耗來調(diào)節(jié)NADPH/ATP的比例（姚正菊等，2003；米華玲，2016；薛嫻等，2017）；可以快速消耗NADPH防止光系統(tǒng)過度還原，并且調(diào)控的葉綠體呼吸也可以消耗一部分激發(fā)能，來減少活性氧的產(chǎn)生（王鵬等，2006），從而維持光合機構的正常運轉(zhuǎn)。NDH能夠建立ΔpH，激發(fā)葉黃素循環(huán)的熱耗散耗散過剩光能，減輕光抑制（Lietal.，2004）；還能通過調(diào)節(jié)氣孔從而增加胞間CO2濃度，促進光合碳同化的穩(wěn)定運行（Horváthetal.，2000）；在高溫下還能產(chǎn)生ΔpH為碳同化的進行提供ATP，一定程度減輕高溫對碳同化的抑制（王鵬等，2006）。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一個番茄EMS葉色黃化突變體的葉綠素含量及光合作用[J]. 楊小苗,吳新亮,劉玉鳳,李天來,齊明芳.  應用生態(tài)學報. 2018(06)
[2]密植對薄荷葉片光系統(tǒng)Ⅱ功能的影響[J]. 李濤,姜闖道.  植物生理學報. 2017(07)
[3]棉花花鈴期低溫對葉片PSI和PSII光抑制的影響[J]. 肖飛,楊延龍,王婭婷,馬慧,張旺鋒.  作物學報. 2017(09)
[4]土壤水分虧缺下棉花葉片光破壞防御機制研究進展[J]. 易小平,張亞黎,姚賀盛,張旺鋒.  植物生理學報. 2017(03)
[5]植物光合作用循環(huán)電子傳遞的研究進展[J]. 薛嫻,許會敏,吳鴻洋,沈應柏,肖建偉,萬迎朗.  植物生理學報. 2017(02)
[6]低濃度NaHSO3促進擬南芥PGR5/PGRL1介導的循環(huán)電子傳遞途徑的運轉(zhuǎn)[J]. 李娜,韋嘉勵,李慶華,米華玲.  植物生理學報. 2016(11)
[7]類囊體膜NAD（P）H脫氫酶復合體調(diào)控光合作用的研究進展[J]. 米華玲.  植物生理學報. 2016(10)
[8]紅色幼葉的適應意義探討[J]. 陳穎卓,黃至歡.  生物多樣性. 2016(09)
[9]水稻熱耗散對逆境的響應[J]. 趙霞,楊華偉,劉然方,陳婷婷,奉保華,張彩霞,楊雪芹,陶龍興.  中國水稻科學. 2016(04)
[10]紫丁香葉片發(fā)育過程中花色素苷含量與葉綠素熒光和激發(fā)能分配的關系[J]. 田野,張會慧,張秀麗,王娟,齊飛,孫廣玉.  南京林業(yè)大學學報(自然科學版). 2014(01)

博士論文
[1]基于計算機視覺的棉花干旱診斷研究[D]. 王娟.石河子大學 2014
[2]四季秋海棠（Begonia semperflorens）葉片中花色素苷的光保護作用和低溫誘導機理[D]. 張開明.浙江大學 2010

碩士論文
[1]棉花花鈴期葉片PSⅡ和PSⅠ光抑制及對低溫的響應[D]. 肖飛.石河子大學 2017
[2]兩個不同葉色棉花品種光合功能對高溫脅迫的響應差異及機理[D]. 竇慧杰.南京農(nóng)業(yè)大學 2011
[3]光強對羅勒葉中花青素含量及光合特性的影響[D]. 李運麗.南京農(nóng)業(yè)大學 2011



本文編號：3035395