温州蜜柑光合作用高温光抑制研究

摘要

光是植物进行光合作用的动力，但过多的光能会引起植物光合作用的光抑制甚至是光合机构的不可逆破坏。在自然界中，强光和高温逆境经常同时发生，而且高温逆境能加剧植物光合机构的光破坏，但在高温强光逆境下植物光合机构运转与叶黄素循环、D1周转及ATP供应的关系尚不十分清晰。本研究以二年生的温州蜜柑(Citrus unishiu Marc.)为试材，利用叶绿素荧光探针、Western-blotting及叶黄素循环抑制剂DTT、D1蛋白合成抑制剂lincomycin、电子传递抑制剂DCMU和ATP合成的解偶联剂DCC，研究了高温强光对温州蜜柑的光合机构运转与叶黄素循环、D1蛋白周转、电子传递及ATP合成的关系。主要研究结果如下：
　　 (1)比较了短暂的中等光强(25℃、600μmol photon m-2s-1)、高光(25℃、2000μmol photon m-2s-1)、高温中等光强(40℃、600μmol photon m-2s-1)和高温强光(40℃、2000μmol photon m-2s-1)条件下，温州蜜柑叶片光合机构运转的差异。与适温中等光强相比高温中等光强处理30 min后，没有引起叶片的最大荧光Fm、最大光能转化效率Fv/Fm、表观光合电子传递速率ETR和PSⅡ的量子产额ΦPSⅡ显著下降，D1蛋白含量也没有发生明显变化，但非光化学猝灭系数NPQ显著上升。高温强光处理同样时间后， Fm、NPQ、Fv/Fm及ΦPSⅡ显著降低，同时D1蛋白含量也大幅下降而叶片的初始荧光fo显著升高
　　 (2)分析了在高温强光作用下叶黄素循环和D1周转对温州蜜柑叶片的光破坏保护机理。用D1蛋白合成抑制剂林可霉素或叶黄素循环抑制剂DTT饲喂叶片后，Fv/Fm、Fm、ETR、ΦPSⅡ和D1蛋白下降幅度增大，而且饲喂林可霉素的下降幅度大于饲喂DTT。使用电子传递抑制剂DCMU抑制叶片电子传递后，高温强光下Fo显著上升、Fv/Fm和D1蛋白含量明显下降，且较对照分别上升了78％、下降了33％和83％。引入ATP的解偶联剂DCC的叶片在高温强光下处理30 min后，比对照(蒸馏水)的Fv/Fm和D1含量明显下降。
　　 以上结果表明，短暂高温中等光不足以对温州蜜柑PSⅡ产生破坏，这可能与促进了叶黄素循环，耗散了过剩的能量，对PSⅡ起到了保护有关；而短暂的高温强光对光合机构产生不可逆破坏，可能与叶黄素循环的热耗散系统不足以保护PSⅡ免受破坏有关。抑制了电子传递和ATP合成后，也抑制了D1蛋白合成，加剧了光抑制。在D1蛋白周转和叶黄素循环对温州蜜柑叶片的光破坏的保护作用中，D1蛋白周转的作用大于叶黄素循环，而且D1蛋白合成和叶黄素循环在一定程度上依赖于电子传递和ATP供应。

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致谢

第一章 文献综述

1.1 PSⅡ的光抑制

1.1.1 PSⅡ的光破坏

1.1.2光破坏的保护机制

1.1.3 PSⅡ反应中心D1蛋白周转及PSⅡ的修复

1.1.4叶绿体蛋白酶研究进展

1.2高温对PSⅡ的影响

1.2.1高温对放氧复合体的影响

1.2.2高温对PSⅡ反应中心的影响

第二章 高温强光下温州蜜柑光合机构运转与叶黄素循环和D1蛋白周转的关系研究

2.1材料与方法

2.1.1试验材料

2.2研究方法

2.2.1林可霉素和DTT引入

2.2.2 DCMU减压渗入

2.2.3 DCC减压渗入

2.2.4光温处理

2.2.5荧光参数测定与计算

2.2.6类囊体膜的制备

2.2.7 D1蛋白的检测

2.3结果与分析

2.3.1不同水平光温交互作用对叶绿素a荧光参数的影响

2.3.2 DTT处理对叶绿素a荧光参数的影响

2.3.3林可霉素处理对叶绿素a荧光参数的影响

2.3.4 DTT和林可霉素处理对D1含量的影响

2.3.5 DCMU对叶绿素荧光参数和D1蛋白的影响

2.3.6 ATP合成抑制剂(DCC)对叶绿素荧光参数的影响

2.3.7高温强光下ATP合成抑制剂DCC对D1蛋白影响

2.4讨论

参考文献

作者简历及硕士期间发表的论文