植物適應(yīng)波動(dòng)光強(qiáng)的光合調(diào)控機(jī)制研究獲進(jìn)展

【資料簡介】

 

自然環(huán)境中的光照強(qiáng)度通常在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)頻繁劇烈的波動(dòng)，稱為波動(dòng)光強(qiáng)。當(dāng)光強(qiáng)突然增加時(shí)，植物葉片吸收的過剩光能較易造成光系統(tǒng)I活性損傷，影響植物生長。因此，波動(dòng)光強(qiáng)是植物遭受的自然光照脅迫之一。揭示植物葉片在波動(dòng)光強(qiáng)下的光合調(diào)控策略，對(duì)理解植物適應(yīng)自然光照具有重要意義，在農(nóng)作物增產(chǎn)方面也具有潛力。

傳統(tǒng)理論認(rèn)為，環(huán)式電子傳遞這一替代電子傳遞途徑是被子植物在波動(dòng)光強(qiáng)下保護(hù)光系統(tǒng)I活性的主要調(diào)控機(jī)制。根據(jù)光合電子傳遞模型，水-水循環(huán)的上調(diào)和光系統(tǒng)II活性的下調(diào)可減少光系統(tǒng)II到光系統(tǒng)I的電子傳遞，避免光系統(tǒng)I活性受到波動(dòng)光強(qiáng)的損傷。但是，這兩個(gè)調(diào)控策略在被子植物適應(yīng)波動(dòng)光強(qiáng)中的作用目前關(guān)注較少。

中國昆明植物研究所特色觀賞植物新品種選育與產(chǎn)業(yè)化示范團(tuán)隊(duì)研究員張石寶研究組，近期針對(duì)波動(dòng)光強(qiáng)下的光合調(diào)控策略開展研究，獲得系列發(fā)現(xiàn)：山茶屬植物均通過水-水循環(huán)途徑避免光系統(tǒng)I在波動(dòng)光強(qiáng)下受損，且水-水循環(huán)是一種比環(huán)式電子傳遞更高效的策略；七葉一枝花通過下調(diào)光系統(tǒng)II活性避免光系統(tǒng)I在波動(dòng)光強(qiáng)下受損，在野生被子植物中發(fā)現(xiàn)光系統(tǒng)II活性的下調(diào)是適應(yīng)波動(dòng)光強(qiáng)的重要調(diào)控策略；高溫會(huì)加劇煙草未成熟葉片在波動(dòng)光強(qiáng)下的光系統(tǒng)I損傷程度，但成熟葉片的光系統(tǒng)I活性對(duì)此較不敏感；波動(dòng)光強(qiáng)下的光系統(tǒng)I活性受損程度主要受波動(dòng)光強(qiáng)的弱光背景的影響，環(huán)式電子傳遞在波動(dòng)光強(qiáng)下的激發(fā)程度主要受光系統(tǒng)I氧化還原態(tài)的調(diào)控。