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遠紅光在波動光的弱光階段加速光合作用
日期:2019-10-24 14:38:00

2019年10月16日,Plant and CellPhysiology雜志在線發(fā)表日本東京大學理學院生物科學系Masaru Kono的最新研究成果文章:遠紅光在波動光的弱光階段加速光合作用(Far-Red Light Accelerates Photosynthesis in the Low-LightPhases of Fluctuating Light)。

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之前大量研究表明,遠紅光(FR;>700 nm)可以驅(qū)動光系統(tǒng)I(PSI)光化學反應,但是關于遠紅光對光合作用性能的影響卻很少關注。在上述研究中,研究人員向擬南芥葉片照射的波動紅光(FL)中添加遠紅光FR,研究擬南芥葉片在上述光質(zhì)組合下的光合作用。具體操作為,在適當強度的遠紅光存在的背景下,用800/30μmolm-2s-1高光/低光(HL / LL)的波動光FL交替照射光活化的擬南芥葉片10-15分鐘。從高光向低光過度時,有遠紅光作為背景的擬南芥葉片CO2同化速率明顯高于沒有遠紅光的。在穩(wěn)態(tài)條件下和波動光的高光期,F(xiàn)R對光合作用的促進作用很小。從電致變色(ECS)吸收位移的暗弛豫動力學(DIRK)估計,在波動光的低光期中穿過類囊體膜的質(zhì)子導度(gH+)比無FR大。在遠紅光存在的情況下,PSII天線系統(tǒng)中非光化學猝滅(NPQ)的弛豫和波動光低光期PSII光化學產(chǎn)率的上升加快。在典型的陽生和陰生植物中也證實了其中存在類似的FR效應。根據(jù)以上結(jié)果,科研人員得出結(jié)論,FR通過激發(fā)PSI并加速NPQ弛豫和PSII產(chǎn)量增加,對波動光下的光合作用產(chǎn)生了有益的影響。這可能是由于增加了質(zhì)子導度gH+,這也可以反映出波動光下遠紅光的存在使得擬南芥葉片具有更快的ΔpH耗散和ATP合成。


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暗處理和預照光的擬南芥葉片在遠紅光,遠紅光光+低光,低光下測量的熒光(橘黃色)和P700(黑色)變化

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擬南芥葉片在有無遠紅光背景的波動光下CO2同化速率,PSII參數(shù),PSI參數(shù)的變化

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遠紅光對波動光的低光期NPQ快速和緩慢弛豫和Y(II)的增加的影響。

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擬南芥葉片電致變色(ECS)吸收位移的暗弛豫動力學(DIRK)結(jié)果


本研究的實驗材料主要為擬南芥,培養(yǎng)溫度23℃,相對濕度60%,8小時光周期,光強135μmolm-2s-1,選擇7-10周齡植株的成熟蓮座葉用于光合作用測量。本研究采用的光合測量設備為德國WALZ的便攜式光合熒光測量系統(tǒng)GFS-3000,聯(lián)用葉室3010-Dual以及雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100標準模塊和P515/535模塊。


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便攜式光合熒光測量系統(tǒng)GFS-3000

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雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100

聯(lián)用191024.jpg

GFS-3000與DUAL-PAM-100聯(lián)用

全文閱讀

Kono M, Kawaguchi H, Mizusawa N, et al. Far-Red Light Accelerates Photosynthesis in the Low-Light Phases of Fluctuating Light. Plant and Cell Physiology, 2019.

收 藏
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