第27卷第9期2007年9月生态学报ACT
A ECOLOGI CA SI N I CA Vol .27,No .9Sep.,2007
基金项目:河南大学特聘教授科研基金资助项目;河南省植物逆境生物学重点实验室开放基金资助项目
收稿日期:2006211207;修订日期:2007204229
作者简介:王磊(1978～),男,河南洛阳人,硕士,主要从事植物逆境生理生态研究.E 2mail:wl_mail@henu .edu .cn
3通讯作者Corres ponding author .E 2mail:syding@henu .edu .cn
Founda ti on ite m :The p r oject was financially supported by the Research Foundati on of Special Pr ofess or of Henan University;The Opening Pr oject of Key Laborat ory of Plant Stress B i ol ogy of Henan Pr ovince
Rece i ved da te:2006211207;Accepted da te:2007204229
B i ography:WANG Lei,Master,mainly engaged in stress physi oecol ogy of p lant .E 2mail:wl_mail@henu .edu .cn
干旱和复水对大豆(G lycine m ax )叶片
光合及叶绿素荧光的影响
王 磊,胡 楠,张 彤,丁圣彦3
(河南大学生态科学与技术研究所,开封 475001;河南大学生命科学学院,开封 475001)
摘要:选用河南省大面积种植的大豆品种豫豆29作为实验材料,通过研究逐步干旱和旱后复水条件下大豆叶片光合、叶绿素荧光等指标随土壤水分的动态变化规律,以期为大豆的水分高效利用提供理论依据。研究发现,在土壤相对含水量高于46.5%时,虽然随着土壤相对含水量的下降,豫豆29仍可以保持它的叶片水分状态;豫豆29的叶片净光合速率在土壤水分中等条件下最大,在土壤相对含水量为64.3%时,它比对照组高出11.2%(P <0.01);在实验的第3d,处理组的土壤相对含水量降为46.5%,叶片水势与对照组相比降低了7.2%(P >0.05),净光合速率为对照组的89.6%(P <0.05),但气孔导度却迅速下降为对照组的44.7%(P <0.01),这说明与叶片的光合和水分状况相比,豫豆29的气孔对土壤水分的匮缺更加敏感。复水后,豫豆29叶片的水势、净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光等值都可以得到迅速的恢复,并在实验的最后接近对照组的水平,这表明豫豆29的叶片光合在水分胁迫解除后有迅速恢复的能力。
关键词:大豆(Glycine m ax );干旱和复水;水势;光合作用;叶绿素荧光;水分高效利用
文章编号:100020933(2007)0923630207 中图分类号:Q142.9;Q945 文献标识码:A
Effects of drought and rewa ter i n g on photosyn thesis and chlorophyll fluorescence of the soybean leaf
WANG Lei,HU Nan,ZHANG T ong,D I N G Sheng 2Yan
3Institute of Ecological Science and Technology of Henan U niversity,Kaifeng 475001,China
College of L ife Sciences of Henan U niversity,Kaifeng 475001,China
A cta Ecologica S in ica,2007,27(9):3630～3636.Abstract:The leaf phot osynthetic rate,A ,of higher p lants is known to decrease as the relative water content and leaf water potential decrease .The most sensitive indicator of overall physiol ogical state of p lant is often stomata behavi or .The controversy continues as t o whether dr ought mainly li m its phot osynthesis through sto mata closure or thr ough metabolic i mpair ment .Evidence that i m paired ATP synthesis is the mainly fact or li m iting photosynthesis even under m ild dr ought has further ar ose debate .Currently,many transgenic crop s,mainly in wheat,have been achieved,and they exhibited a dr ought resistance to s ome extent .But they all have s ome shortage related t o agr ono m ical perfor mance and /or development .These results show that system ic,deeper,and comp rehensive understanding of physi ological mechanis m of crop s under dr ought stresses is not enough .
A s oybean variety widely cultivated in Henan Pr ovince,Glycine m ax cv .yudou 29,was selected as the experi mental material .The endeavor is ai med at p r oviding a theoretical basis for high efficient water use in s oybean cultivati on,by studying the dynam ic changes of phot osynthesis and vari ous physi ological factors in the p rocess of drought and rewatering .
The experi ment began at the p re 2fl ower stage of the s oybean and lasted 9days .The research shows that when SRWC (soil relative water content )of gr oup t was higher than 46.5%,leaf water potential of Glycine m ax cv .yudou 29was unaffected by SRWC .Net phot osynthesis rate of the leaf appeared t o peak when SRWC was moderate:at 64.3%,net phot osynthetic rate of group t was 11.2%higher than that of CK (P <0.01).On the third day,when SRWC of group t was 46.5%,leaf water potential of this gr oup was 7.2%lower than that of the CK (P >0.05),and net photosynthesis ratio of this gr oup was 89.6%of that of the CK (P <0.05),while g s rap idly dropped t o 44.7%of that of the CK (P <0101).This shows that g s was more sensitive t o soil water deficiency than phot osynthesis and leaf water potential .After
rewatering,the leaf water potential,net photosynthesis rate,g s and chl or ophyll fluorescence parameters were all recovered
quickly,and app roached t o the level of the CK by the end of the experi ment .This indicates that the Glycine m ax cv .yudou 29leaf photosynthesis has the ability to rap idly recover from drought once the stress is released .
Key W ords:s oybean;drought and rewatering;water potential;phot osynthesis;chlorophyll fluorescence;efficient water use
水分是植物生活的必要条件,在21世纪作为一切生命活动所必不可缺少的水资源问题将会越来越突出,全球性的干旱将日趋明显,水资源短缺也将会持续加剧
[1,2]。所以,有关植物对干旱适应性方面的研究亟需进一步加强。植物叶片的气体交换速率是依赖于气孔保卫细胞的一个敏感过程[3],高等植物叶片的光合速率随着土壤水分含量和叶片水势的下降而下降
[4],但是干旱限制光合主要是通过气孔关闭还是通过代谢损伤,还存在着比较大的争论
[5]。研究发现,即使在轻微的干旱条件下,ATP 合成酶的受损也是光合下降的主要限制因子[6,7],这就更加引起了大家对这个问题的争论[8,9]。当前,已经获得了许多转基因作物,它们也表
现出了一定的抗旱性,但是它们在农艺性状、生长发育上还都表现出不同程度的缺点[10～12],这就进一步说明
了对于作物在干旱逆境下生理生态机制的研究还不够,还应当对这一生理生态机制进行更深入的研究
[13]。干旱可以使作物从内到外发生一系列生理生态、生化及形态上的响应,这方面已有大量研究
[14]。但胁迫解除以后对作物的后续生长将产生怎样的影响,胁迫期间对作物造成的不利影响能否随胁迫的解除而消除?过去的研究多集中在胁迫期间作物的响应,而对胁迫后复水条件下作物的响应研究较少
[15,16],对这些方面的认识
还很有限。植物叶绿素a 荧光动力学分析技术能够快速灵敏、无损伤地反映光系统Ⅱ(PS Ⅱ,phot osynthetic syste m Ⅱ)对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面的状况
[17],与“表观性”的气体交换指标相比,叶绿素荧光参数更具有反映“内在性”特点。因此,叶绿素荧光动力学技术是研究植物光合生理状况及植物与逆境胁迫关系的理想探针[18,19]。
大豆需水量较高,根系不发达,是豆类作物中对缺水最敏感的一种[20]。光合作用是决定大豆产量的重要
因素。目前,有关大豆光合特性的研究多集中在其光合与产量的关系上面,对大豆抗旱性的研究多集中在大豆生长形态和生理生化的抗旱性鉴定上,而对逐步水分亏缺过程中以及复水后大豆光合生理生态的研究还很少[21]。本实验选用河南省大面积种植的大豆品种作为实验材料,通过研究逐步干旱和旱后复水条件下大豆光合、叶绿素荧光等生理生态指标随土壤水分的动态变化规律,以期为大豆的水分高效利用提供理论依据。1 材料与方法
1.1 实验材料
实验材料选用河南省大面积种植的大豆(Glycine m ax )品种,豫豆29(Glycine m ax cv .yudou 29,购自河南省农科院种子公司),大豆生长的土壤用营养土和沙土按1∶3的比例配成,土壤的饱和含水量为41%。将土
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壤装入内径为29c m,高度为25c m的塑料盆中,于2004年5月20日在河南大学生命科学学院楼顶露天实验台进行种植,每盆种10株。在生长过程中保持充足的水分供应,当大豆生长到一定高度时进行定苗,每盆剩余6株生长基本一致的种苗。
1.2 实验方法
实验共设置2组处理,1个对照组(CK),1个处理组(t),每个处理5个重复。实验各项指标的测定从6月24日开始,这时是大豆的开花前期,实验共持续9d,到7月2日结束。土壤含水量采用称重法进行控制,每天实验前称重,计算土壤相对含水量(土壤相对含水量=土壤含水量/土壤饱和含水量),傍晚称重补水,使对照组土壤相对含水量始终保持在80%左右。处理组开始时自然干旱,在6月28日上午各项指标测定后,开始复水,恢复到对照组的水平。
大豆叶片水势用美国W ESCOR公司生产的HR233T露点微伏压计进行测定;叶片净光合速率等指标用美国L I2COR公司生产的L I26400便携式光合作用测定系统进行测定,测定过程选用红蓝光源,在整个实验过程中设置叶室中P AR(phot osynthesis active radiati on)为1000μmol/(m2?s);叶片叶绿素荧光参数用英国Hansatech公司生产的F MS22进行测定。叶片水势的测定在8:00进行,其它指标的测定均在9:00开始进行,每天测定1次,测定时选用植物最上部充分展开的叶片。
实验数据采用5个重复的平均值±标准差(mean±S.D.,standard deviati on),用SPSS(10.0)软件进行数据分析,用t检验进行2个处理组间的显著性差异分析。
2 结果
2.1 干旱和复水过程中外界环境因子的变化
表1表示的是在测定过程中外界环境因子的变化,它们都是通过L I26400便携式光合作用测定系统测定到的。从表1中可以看出,在实验过程中,各天环境因子的变化是很大的。温度(T,te mperature)的变化范围
为:26.2～30.6℃;相对湿度(RH,relative hu m idity)的变化范围为:54.6%～80.7%;外界CO
2浓度(CO
2,at m
,
CO2concentrati on in the at m os phere)的变化范围为:288～379μmol/mol。
表1 测定过程中外界环境因子的变化
Table1 The changes of the env i ronm en t a l factors dur i n g the course of m ea sure m en t
项目Ite m
时间Ti m e(d)
12345
温度T(℃)26.2±0.03729.1±0.01529.7±0.02530.0±0.03630.4±0.085相对湿度RH(%)80.7±0.08762.9±0.05370.6±0.4963.7±0.3268.7±0.61
外界C O
2浓度C O
2,at m
(μmol/mol)359±0.49352±0.61334±0.99352±0.52337±1.01
项目Ite m
时间Ti m e(d)
6789
温度T(℃)30.6±0.03929.2±0.04329.6±0.02929.9±0.012相对湿度RH(%)71.1±0.2261.9±0.2854.6±0.3866.2±0.22
外界C O
2浓度C O
2,at m
(μmol/mol)336±0.35288±0.37345±0.97379±0.35
2.2 干旱和复水过程中土壤相对含水量和大豆叶片水势的变化
干旱和复水过程中土壤相对含水量的变化如图1。在实验过程中对照组的土壤相对含水量始终保持在80.0%左右。随着自然干旱的进行,处理组土壤相对含水量急剧下降,在第1、2、3、4天和第5天分别为94. 0%、64.3%、46.5%、28.5%和26.0%。复水后,处理组的土壤相对含水量恢复到对照组的水平。
图2所示的是在实验过程中对照组和处理组大豆叶片水势随时间的变化,从中可以看出,在实验的前3 d,对照组和处理组的叶片水势相差不显著(P>0.05)。随着干旱的进行,处理组叶片水势急剧下降,在第4天和对照差异极显著(P<0.01),第5天降至最低-2.23MPa。复水后处理组的叶片水势可以得到恢复,并在实验的最后接近对照组的水平(P>0.05)。
2363 生 态 学 报 27卷
2.3 干旱和复水过程中大豆叶片净光合速率、气孔导度(g s )和胞间CO 2浓度(C i )的变化
植物的光合作用可以将无机物质转化为有机物,同时固定太阳光能,它是地球上最重要的化学反应,也是绿色植物对各种内外因子最敏感的生理过程之一[22]。因此,深入了解干旱对光合的影响和植物光合相应的适应机理,就有可能通过人为调节,为解决人类所面临的粮食、资源和环境等问题做出重要的贡献。图3表示的是实验过程中大豆叶片净光合速率的变化。在实验的第2天,处理组的净光合速率比对照组高出11.2%(P <0.01),第3天降为对照组的89.6%(P <0.05),第4天降为对照组的24.8%(P <0.01),第5天降为对照组的10.4%(P <0.01)。复水后,净光合速率急剧上升,并在实验的最后恢复到对照组的水平(P >0.05)。Boyer 比较了玉米、大豆和向日葵叶片光合速率和水势的关系,发现它们的光合速率都随着叶片水势的降低而降低[23]。本研究也发现,随着大豆叶片水势的下降,它的净光合速率也显著下降。
图4表示的是实验过程中大豆叶片气孔导度的变化。在实验的第3天,处理组的叶片气孔导度开始极显著下降(P <0.01),在第3、4、5天分别为对照组的44.4%、5.0%和4.0%。复水后,处理组的叶片气孔导度开始上升,并在实验的最后接近对照组的水平(P >0.05)
。
实验过程中叶片C i 的变化如图5。从实验的第3天开始处理组C i 开始极显著降低(P <0.01),并在实验的第4天降到最低,第5天C i 又开始上升,在实验结束时处理组的C i 和对照组的没有显著差异(P >0.05)。Medrano 等认为,气孔导度可以作为干旱诱导的不同光合过程抑制的一个很好指标,并且能够很好地评估干旱的气孔和非气孔限制[24]。按照他们的观点,当g s >150mmol H 2O /(m 2?s )时,气孔限制在光合作用的下降
中起主要作用;当g s <50mmol H 2O /(m 2
?s )时,C i 就会上升,非气孔限制开始在光合作用的下降中占主要作用。对应图4可知,处理组第5天叶片气孔导度为21mmol H 2O /(m 2?s ),同时C i 也开始上升,基本上验证了
3
363 9期 王磊 等:干旱和复水对大豆(Glycine m ax )叶片光合及叶绿素荧光的影响
图5 大豆叶片胞间CO 2浓度(C i )的变化
Fig .5 The changes of the C i in leaves of s oybean Medrano 等的假说。
2.4 干旱和复水过程中大豆叶片叶绿素荧光值的变化
ФPS Ⅱ表示的是PS Ⅱ的实际光能转化效率,它反映PS
Ⅱ反应中心在有部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率,
是在叶片没有经过暗适应而在光下直接测到的[25]。图6所
示的是实验过程中大豆叶片ФPS Ⅱ的变化。在实验的第3
天,处理组叶片的ФPS Ⅱ和对照组的相比呈极显著差异(P
<0.01),复水后,处理组叶片的ФPS Ⅱ在第7天就恢复到了
对照组的水平。PS Ⅱ的非循环电子传递速率(ET R,electr on
trans port rate )反映实际光强条件下的表观电子传递速率,它与植物的光合速率有很强的线性关系,是一个表征植物光合
能力高低的变量[26]。实验过程中大豆叶片ETR 的变化如
图7,从中可以看出,在实验的第4天处理组叶片的ETR 开始明显下降(P <0.01),在第5天降为对照组的56.2%,复水后,ET R 也可以得到恢复
。
3 结论与讨论
研究发现,在土壤相对含水量高于46.5%时,随着土壤相对含水量的下降,豫豆29叶片的水势并没有显著下降。这说明,即使在土壤相对含水量降到46.5%左右,豫豆29也可以保持它的叶片水分状态。Koichi
M iyashita 等的研究也发现[27],在四季豆(Phaseolus vulgaris )遭受自然干旱时,虽然土壤含水量在前5d 一直下
降,但是叶片水势并没有下降,直到第6天叶片水势才明显降低,这与研究结果基本一致。在实验的第2天,当处理组土壤相对含水量为64.3%时,它的净光合速率比对照组高出11.2%(P <0.01),g s 比对照组高出
10.2%(P >0.05),这可能是由于豫豆29的光合在土壤水分含量中等条件下最大。刘长利等的研究也发现,在土壤相对含水量为65%时,甘草叶片光合速率与蒸腾速率最高,在高于65%的处理中,甘草的叶片光合速率与蒸腾速率有所下降,但下降不显著[28]。
在实验的第3天,处理组的土壤相对含水量降为46.5%,叶片水势与对照组相比降低了7.2%,净光合速率为对照组的89.6%,但气孔导度却迅速下降为对照组的44.7%,这说明与叶片的光合和水分状况相比,豫豆29的气孔对土壤水分的匮缺更加敏感。这可能是由于随着土壤干旱的进行,豫豆29的根部产生ABA ,ABA 向上运输,导致了叶片气孔导度的大幅下降。而此时,由于叶片水分状态还比较好,所以,净光合速率还没有迅速下降。Tardieu 等的研究也表明,植物叶片气孔导度受其根部水势的控制,在干旱条件下植物的根部可以产生ABA,ABA 向上运输引起气孔的关闭[29]。
4363 生 态 学 报 27卷
植物叶片吸收的过剩光能在引起光抑制的同时,也存在着叶片通过多种途径耗散过剩光能的光保护机制。光合机构吸收的光能主要通过光化学能量转换、非辐射能量耗散和荧光发射等形式消耗掉,其中荧光发射所占的比例很小[30],光化学能量转换主要通过光合作用和光呼吸消耗的。在实验的第3天,ФPS Ⅱ和对照组相比,极显著降低,净光合速率和对照组也有显著的差别,但ET R 则和对照组相差不大,这可能是由于在一定的干旱条件下,虽然PS Ⅱ的量子效率有所下降,但是,植物仍可以将其大量的电子分配到光合和光呼吸中去,从而可以有效、主动地适应干旱。许多研究表明,光呼吸可以在光合作用受到抑制时维持一定的线性电子传递和光能利用率[4]。在严重干旱时,非辐射能量耗散(即热耗散)可能是植物耗散过量光能以保护光系统
PSII 免遭强光及其他环境胁迫损伤的一种主要形式[30],因此,对干旱和复水条件下大豆叶片叶绿素荧光值的
变化有待于进一步的研究。
在本研究中,根据实验过程中叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO 2和叶绿素荧光等值的变化,结合Medrano 等的假说[24],可以认为,处理组叶片净光合速率在第3天的降低主要是由于气孔关闭引起的,而第5天净光合速率的降低则主要是由于光合机构的受损引起的。复水后,豫豆29叶片的水势、净光合速率、气孔导度和叶绿素荧光等值都恢复很快,并在实验的最后接近对照组的水平,这表明豫豆29的叶片光合在水分胁迫解除后有迅速恢复的能力,植物体内的抗氧化系统,在恢复生物膜的正常功能,恢复植物的光合能力中起到了很重要的作用
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叶绿素的光敏性质探究（与二氢卟吩e4对比） 研究背景 光敏剂的光漂白（photobleaching）是指在光的照射下，光敏剂所激发出来的荧光强度随着时间推移逐步减弱乃至消失的现象，这是光动力诊断临床应用中考虑光剂量和检测需用时间的一个重要因素。 长波红光在组织中具有较大的穿透深度，从而能保证足够的治疗深度：大的吸光度能保证充分利用光能量和尽可能减少药物剂量；光敏剂吸光度的大小是决定药物剂量的理论依据。过多的光敏剂分布于癌组织中势必会影响光的穿透深度，然而使用过少的光敏剂又不能产生应有的疗效。因此，光敏剂的使用剂量要依据其吸光度的大小和肿瘤组织的大小来权衡。 对于同一种光敏剂，它的漂白时间将随入射光的光能流率的增大而减小。再次，除了与光敏剂的类型有关外，还与初始浓度和入射光源的波长有关。初始浓度越大，光漂白时间越长。 实验意义：探究不同浓度的叶绿素在不同光源、不同时间的照射下，其吸光度随时间的变化，探测其光漂白特性，为更好地在临床应用上要保持光敏剂的有效杀伤浓度，且控制好光敏剂的激发时间，这样才能保证治疗的效果。 初步设想： 探究叶绿素在不同浓度，不同光源，不同光照时间对光的敏感性：（1）用紫外检测得到叶绿素的紫外可见吸收光谱，与二氢卟吩e4的光谱图比较。（最好能同时测定荧光光谱） （2）在叶绿素的最大吸收波长处检测浓度为0.05 mg/ml ，0.1 mg/ml ，0.2 mg/ml ，0.3 mg/ml， 0.4mg/ml的叶绿素的吸光度，并制作曲线图，验证其是否符合朗伯-比尔定律。 （3）实验设置了不同的六组光源：白光、红外光、黄光、绿光、蓝光、紫外光，分别对0.4mg/ml的叶绿素待测样品进行垂直照射10min、20min、30min、40min、50min、60min、80min、100min，取照射后的各样品进行紫外-可见吸收光谱的检测，通过光谱的变化，探究光敏剂叶绿素明显的光漂白特性。
第一节 叶绿素荧光参数及其意义 韩志国，吕中贤（泽泉开放实验室，上海泽泉科技有限公司，上海，200333） 叶绿素荧光技术作为光合作用的经典测量方法，已经成为藻类生理生态研究领域功能最强大、使用最 广泛的技术之一。由于常温常压下叶绿素荧光主要来源于光系统II 的叶绿素a ，而光系统II 处于整个光合 作用过程的最上游，因此包括光反应和暗反应在内的多数光合过程的变化都会反馈给光系统II ，进而引起 叶绿素a 荧光的变化，也就是说几乎所有光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来。与其它测量 方法相比，叶绿素荧光技术还具有不需破碎细胞、简便、快捷、可靠等特性，因此在国际上得到了广泛的 应用。 1 叶绿素荧光的来源 藻细胞内的叶绿素分子既可以直接捕获光能，也可以间接获取其它捕光色素（如类胡萝卜素）传递来 的能量。叶绿素分子得到能量后，会从基态（低能态）跃迁到激发态（高能态）。根据吸收的能量多少， 叶绿素分子可以跃迁到不同能级的激发态。若叶绿素分子吸收蓝光，则跃迁到较高激发态；若叶绿素分析 吸收红光，则跃迁到最低激发态。处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定，会在几百飞秒（fs ，1 fs=10－15 s ）内通过振动弛豫向周围环境辐射热量，回到最低激发态（图1）。而最低激发态的叶绿素分子可以稳定 存在几纳秒（ns ，1 ns=10－9 s ）。 波长吸收荧光红 B 蓝 荧光 热耗散 最低激发态较高激发态基态吸收蓝光吸收红光能量A 图1 叶绿素吸收光能后能级变化（A ）和对应的吸收光谱（B ）（引自韩博平 et al., 2003） 处于最低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径（图2）释放能量回到基态(韩博平 et al., 2003; Schreiber, 2004)：1）将能量在一系列叶绿素分子之间传递，最后传递给反应中心叶绿素a ，用于进行光化 学反应；2）以热的形式将能量耗散掉，即非辐射能量耗散（热耗散）；3）放出荧光。这三个途径相互竞 争、此消彼长，往往是具有最大速率的途径处于支配地位。一般而言，叶绿素荧光发生在纳秒级，而光化 学反应发射在皮秒级（ps ，1 ps=10－12 s ），因此在正常生理状态下（室温下），捕光色素吸收的能量主要用 于进行光化学反应，荧光只占约3%～5%(Krause and Weis, 1991; 林世青 et al., 1992)。 在活体细胞内，由于激发能从叶绿素b 到叶绿素a 的传递几乎达到100％的效率，因此基本检测不到 叶绿素b 荧光。在常温常压下，光系统I 的叶绿素a 发出的荧光很弱，基本可以忽略不计，对光系统I 叶 绿素a 荧光的研究要在77 K 的低温下进行。因此，当我们谈到活体叶绿素荧光时，其实指的是来自光系 统II 的叶绿素a 发出的荧光。
部分叶绿素荧光动力学参数的定义： F0：固定荧光，初始荧光(minimalfluorescence)。也称基础荧光，0水平荧光，是光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心处于完全开放时的荧光产量，它与叶片叶绿素浓度有关。 Fm：最大荧光产量(maximalfluorescence)，是PSⅡ反应中心处于完全关闭时的荧光产量。可反映经过PSⅡ的电子传递情况。通常叶片经暗适应20 min后测得。 F：任意时间实际荧光产量(actualfluorescence intensity at any time)。 Fa：稳态荧光产量(fluorescence instable state)。 Fm/F0：反映经过PSⅡ的电子传递情况。 Fv=Fm-F0：为可变荧光(variablefluorescence)，反映了QA的还原情况。 Fv/Fm：是PSⅡ最大光化学量子产量(optimal/maximal photochemical efficiency of PSⅡin the dark)或(optimal/maximalquantum yield of PSⅡ)，反映PSⅡ反应中心内禀光能转换效率(intrinsic PSⅡefficiency)或称最大PSⅡ的光能转换效率(optimal/maximalPSⅡefficiency)，叶暗适应20 min后测得。非胁迫条件下该参数的变化极小，不受物种和生长条件的影响，胁迫条件下该参数明显下降。 Fv’/Fm’：PSⅡ有效光化学量子产量(photochemicalefficiency of PSⅡin the light)，反映开放的PSⅡ反应中心原初光能捕获效率，叶片不经过暗适应在光下直接测得。 (Fm’-F)/Fm’或△F/Fm’：PSⅡ实际光化学量子产量(actual photochemical efficiency of PSⅡin the light)(Bilger和Bjrkman,1990),它反映PSⅡ反应中心在有部分关闭情况下的实际原初光能捕获效率,叶片不经过暗适应在光下直接测得。 荧光淬灭分两种:光化学淬灭和非光化学淬灭。光化学淬灭：以光化学淬灭系数代表：qP=(Fm’-F)/(Fm’-F0’)；非光化学淬灭，有两种表示方法，NPQ=Fm/Fm’-1或qN=1-(Fm’-F0’)/(Fm-F0)=1-Fv’/Fv。 表观光合电子传递速率以[(Fm’-F)Fm’]×PFD表示，也可写成：△F/Fm’×PFD×0.5×0.84，其中系数0.5是因为一个电子传递需要吸收2个量子，而且光合作用包括两个光系统，系数0.84表示在入射的光量子中被吸收的占84%，PFD是光子通量密度；表观热耗散速率以(1-Fv’/Fm’)×PFD表示。 Fmr：可恢复的最大荧光产量，它的获得是在荧光P峰和M峰后，当开放的PSⅡ最大荧光产量平稳时，关闭作用光得到F0’后，把饱和光的闪光间隔期延长到180s/次，得到一组逐渐增大(对数增长)的最大荧光产量，将该组最大荧光产量放在半对数坐标系中即成直线，该直线在Y轴的截距即为Fmr。以(Fm-Fmr)/Fmr可以反映不可逆的非光化学淬灭产率，即发生光抑制的可能程度。 FO(初始荧光),Fm(最大荧光),Fv= Fm-FO(可变荧光),Fv /Fm(PSII最大光化学效率或原初光能转换效率),Fv /FO(PSII的潜在活性),Yield(PSII总的光化学量子产额),ETR(表观电子传递速率),PAR(光合有效辐射),LT(叶面温度)。其中FO、Fm、Fv /FO测定前将叶片暗适应20 min。各参数日变化从6: 00～18: 00,每2h测定一次。 （Fv /Fm）和（Fv /FO）分别用于度量植物叶片PSII原初光能转换效率和PSII潜在活性,-（Yield）是PSII的实际光化学效率,反映叶片用于光合电子传递的能量占所吸收光能的比例,是PSII反应中心部分关闭时的光化学效率,其值大小可以反映PSII反应中心的开放程度。常用来表示植物光合作用电子传递的量子产额,可作为植物叶片光合电子传递速率快慢的相对指标。即在光合作用进程中,PSII每获得一个光量子所能引起的总的光化学反应。因此,较高的Yield值,有利于提高光能转化效率,为暗反应的光合碳同化积累更多所需的能量,以促进碳同化的高效运转和有机物的积累。同样毛蕊红山茶和长毛红山茶的Yield值也较高。
叶绿素荧光研究背景知识介绍 前言 近些年来，叶绿素荧光技术已经逐渐成为植物生理生态研究的热门方向。荧光数据是植物光合性能方面的必要研究内容。目前这种趋势由于叶绿素荧光检测仪的改进而得到发展。然而荧光理论和数据解释仍然比较复杂。就我们所了解的情况来看，目前许多研究者对荧光理论不是很清楚，仪器应用仅仅限于简单的数据说明的基础上，本文在此基础上，目的在于简单明晰地介绍相关理论和研究要点，以求简单明确地使用叶绿素荧光检测设备，充分分析实验数据，重点在于植物生理生态学技术的应用和限制。 荧光测量基础 植物叶片所吸收的光的能量有三个走向：光合驱动、热能、叶绿素荧光。三个过程之间存在竞争，其中任何一个效率的增加都将造成另外两个产量的下降。因此，测量叶绿素荧光产量，我们可以获得光化学过程与热耗散的效率的变化信息。尽管叶绿素荧光的总量很小(一般仅占叶片吸收光能总量的1-2%)，测量却非常简单。荧光光谱不同于吸收光谱，其波长更长，因此荧光测量可以通过把叶片经过给定波长的光线的照射，同时测量发射光中波长较长的部分光线的量来实现。有一点需要注意的是，这种测量永远是相对的，因为光线不可避免会有损失。因此，所有分析必须把数据进行标准化处理，包括其进一步计算的许多参数也是如此。 调制荧光仪的出现是荧光研究技术的革命性的创新。在这类仪器中，测量光源是调制(高频率开关)的，其检测器也被调谐来仅仅检测被测量光激发的荧光。因此，相对的荧光产量可以在背景光线(主要是指野外全光照的条件下)存在的条件下进行测量。目前绝大多数的荧光仪采用了调制系统，同时也强烈建议选择调制荧光仪(Kate Maxwell,2000)。 为什么荧光产量会发生改变？Kautsky效应和Beyond 叶绿素荧光产量的变化最早在1960年被Kautsky和其合作者发现。他们发现，当把植物叶片从黑暗中转入光下，荧光产量瞬间上升(大约在1秒左右)这种上升可以解释为光合途径中电子受体的还原(可接受电子的受体的减少)。一旦PSII吸收光能，初级电子受体Q A(质体醌)接受了电子，它将不能再接受电子，直到它把电子传递给下一级电子载体Q B。此期间，反应中心是关闭的，反应中心关闭的比
实验报告 课程名称： 植物生理学（乙）指导老师： 廖敏 成绩： 实验名称： 叶绿素理化性质和含量 实验类型： 定量探究型 同组学生姓名： 方昊 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填） 五、实验数据记录和处理 七、讨论、心得 二、实验内容和原理（必填） 四、操作方法和实验步骤 六、实验结果与分析（必填） 一、实验目的和要求 掌握植物中叶绿体色素的分离和性质鉴定、定量分析的原理和方法； 二、实验内容和原理 以青菜为材料，提取和分离叶绿体色素并进行理化性质测定和叶绿素含量 分析。原理如下： 1. 叶绿素和类胡萝卜素均不溶于水而溶于有机溶剂，常用95%的乙醇或80%的丙酮提取； 2. 叶绿素是二羧酸酯，与强碱反应，形成绿色的可溶性叶绿素盐，就可与有机溶剂中的类胡萝卜素 分开； 3. 在酸性或加温条件下，叶绿素卟啉环中的Mg++可依次被H+和Cu++取代形成褐色的去镁叶绿素和绿色的铜代叶绿素； 4. 叶绿素受光激发，可发出红色荧光，反射光下可见红色荧光； 5. 叶绿素吸收红光和蓝紫光，红光区可用于定量分析，其中645和663用于定量叶绿素a 、b 及总量，而652可直接用于总量分析。 专业：农业资源与环境 姓名： 吴主光 学号： 3110100403 日期： 2013.10.17 地点： 生物实验中心 装 订 线
三、主要仪器设备 1. 天平（万分之一）、可扫描分光光度计、离心机、研具、各种容（量）器、洒精灯等 四、操作方法、实验步骤以及实验现象 定性分析： 鲜叶5g+95%30ml（逐步加入）,磨成匀浆 过滤入三角瓶中，观察荧光现象：透射光绿色，反射光红色。 皂化反应（3ml）：加KOH数片剧烈摇均，加石油醚5ml和H2O1ml分层后观察：上层呈黄色，为类胡萝卜素，吸收蓝紫光；下层呈绿色，为叶绿素，吸收红光和蓝紫光。 取代反应（1）：加醋酸约2ml，变褐（去镁叶绿素）；取1/2加醋酸铜粉加热，变鲜绿色，为铜代叶绿素。 取代反应（2）：鲜叶2-3cm2，加Ac-AcCu 20ml加热，观察： 3 min变为褐绿色的去镁叶绿素， 5 min后，变为深绿色的铜代叶绿素。 叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱测定： 皂化反应的上层黄色石油醚溶液（稀释470nm OD 0.5-1） 反复用石油醚粹取，直到无类胡萝卜素，离心得叶绿素(盐)（稀释663nm OD 0.5-1) 在400-700nm处扫描光谱，分别测定类胡萝卜素和叶绿素的吸收峰. 叶绿素定量分析：鲜叶0.1g，加1.9mlH2O，磨成匀浆，取0.2ml加80%丙酮4.8ml,摇匀，4000转离心3min,上清液在645，652，663测定OD，计算Chla,Chlb 和Chl总量的值。 五、实验数据记录和处理
中国农业科学 2010,43(15):3176-3183 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2010.15.015 平邑甜茶叶片光合速率及叶绿素荧光参数 对氯化镉处理的响应 王 利1，2，杨洪强1，3，范伟国3，张 召2 （1山东农业大学资源与环境学院农业资源利用博士后流动站，山东泰安 271018；2山东农业大学林学院农业生态与环境重点实验室， 山东泰安 271018；3山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018） 摘要：【目的】研究氯化镉处理对平邑甜茶叶片光系统Ⅱ（PSⅡ）活性、光合速率影响及其相互关系，为进一步揭示镉伤害机理提供理论依据。【方法】平邑甜茶在含不同浓度氯化镉1/2 Hoagland营养液中培养30 d后， 测定其叶片光合速率（Pn）、气孔导度、胞间CO2浓度和荧光参数等，分析氯化镉处理后这些参数间的关系。【结果】 在氯化镉处理下，平邑甜茶叶片光合速率和气孔导度显著降低，胞间CO2浓度增加，300 μs时的叶绿素荧光强度 （Fk）提高，PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm，φPo）、用于电子传递的量子产额（φEo）、光化学性能指数（PI ABS）以及 有活性的反应中心的密度（RC/CS）明显下降，并且这些参数的变化幅度随着氯化镉浓度的增加而提高；通径分析 显示，300 μs时的相对可变荧光强度（V K）及其可变荧光Fv占（J相的荧光强度Fj-O相的荧光强度Fo）振幅的 比例（W K）对Pn的直接作用高于其它荧光参数。【结论】氯化镉使平邑甜茶叶片PSⅡ供体侧、受体侧和反应中心 受到显著伤害，从而降低了PSⅡ活性和光合速率；在氯化镉处理下，V K和W K对Pn的直接作用比较大。 关键词：平邑甜茶；氯化镉；光合速率；光系统Ⅱ；叶绿素荧光 Effect of CdCl2 Treatment on Photosynthetic Rate and Chlorophyll Fluorescence Parameters in Malus hupehensis Leaves WANG Li 1,2, YANG Hong-qiang 1,3, FAN Wei-guo3, ZHANG Zhao2 (1Post-Doctoral Mobile Station of Agricultural Resource Utilization, College of Resources and Environment, Shandong Agricultural University, Taian 271018, Shandong; 2Key Laboratory of Agricultural Ecology and Environment, College of Forestry, Shandong Agricultural University, Taian 271018, Shandong; 3State Key Laboratory of Crop Biology/College of Horticultural Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Taian 271018, Shandong) Abstract: 【Objective】For discovering the mechanism of Cd damage on leaves of Malus hupehensis Rehd., the activity of photosystemⅡ (PSⅡ), net photosynthetic rate (Pn) and their correlation in leaves treated with CdCl2 were studied. 【Method】 After 30 days of treatment by CdCl2 in 1/2 Hoagland solution, the Pn, stomatal conductance (Gs), intercellular CO2 concentration (Ci) and chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Malus hupehensis Rehd. were measured, and the relationship between these parameters under CdCl2 treatment were analyzed. 【Result】Under the treatment of CdCl2, the Pn and Gs reduced, the Ci and the fluorescence intensity Fk at 300 μs increased, and the maximum photochemistry efficiency of PSⅡ(Fv/Fm, φPo), the quantum yield for electron transport (φEo) , the performance index on absorption basis (PI ABS) and the density of active reaction center (RC/CS) all decreased significantly. Furthermore, the range of variation of these parameters increased with the increasing of CdCl2 concentration. The direct effect of the relatively variable fluorescence intensity V K and the ratio of variable fluorescence Fv on the amplitude Fj-Fo (W K) at 300 μs for Pn were higher than that of others through the path analysis. 【Conclusion】 CdCl2 damaged the sides of acceptor and donor and the reaction centers of PSⅡ of leaves of Malus hupehensis Rehd. The activity of PSⅡand Pn decreased, and the direct 收稿日期：2009-12-02；接受日期：2010-03-01 基金项目：山东农业大学博士后项目、国家自然科学基金项目（30671452） 作者简介：王利，副教授，博士。E-mail：liwang6868@https://www.doczj.com/doc/be4575072.html,。通信作者杨洪强，教授。E-mail：hqyang@https://www.doczj.com/doc/be4575072.html,
对于叶绿素荧光全方面的研究 叶绿素荧光现象的发现 将暗适应的绿色植物突然暴露在可见光下后，植物绿色组织发出一种暗红色，强度不断变化的荧光。荧光随时间变化的曲线称为叶绿素荧光诱导动力学曲线。最直观的表现是，叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象。其本质是，叶绿素吸收光后，激发了捕光色素蛋白复合体，LHC将其能量传递到光系统2或光系统1，期间所吸收的光能有所损失，大约3%-9%的所吸收的光能被重新发射出来，其波长较长，即叶绿素荧光。 叶绿素荧光动力学研究的特点 1、叶绿素荧光动力学特性包含着光合作用过程的丰富信息 光能的吸收和转换 能量的传递与分配 反应中心的状态 过剩光能及其耗散 光合作用光抑制与光破坏 2、可以对光合器官进行“无损伤探查” 3、操作步骤简单快捷 光合作用的光抑制 光抑制是过剩光能造成光合功能下降的过程。过剩光能指植物所吸收的光能超出光化学反应所能利用的部分。过去人们把光抑制与光破坏等同起来，认为发生了光抑制就意味着光和机构遭到破坏。甚至把光抑制、光破坏、光氧化等，沦为一体。 光抑制的基本特征表现为： 光合效率下降说明叶片吸收的光能不能有效地转化为化学能。光破坏：PSII 是光破坏的主要场所，破坏也可能发生在反应中心也可能发生在与次级电子受体结合的蛋白上。发生光破坏后的结果：电子传递受阻、光合效率下降。当过剩的光能，不能及时有效地排散时，会对光合机构造成不可逆的伤害，如光氧化、光漂白等等。一切影响二氧化碳同化的外界因素，如低温、高温、水分亏缺、矿质元素亏缺等都会减少对光能的利用，导致过剩光能增加，进而加重光破坏。 植物防御破坏的措施 1、减少对光能的吸收 增加叶片的绒毛、蜡质 减少叶片与主茎夹角 2、增强代谢能力 碳同化 光呼吸 氮代谢 3、增加热耗散 依赖叶黄素循环的热耗散 状态转换 作用中心可逆失活 光合作用
西北植物学报!"##$!"$%&&’(""")*""++ ,-./01.20134/5267--894:.2;8:2 文章编号(&###<=#"$%"##$’&&<""")<#> 白刺叶不同水分状况下光合速率及其 叶绿素荧光特性的研究? 何炎红!郭连生@!田有亮 %内蒙古农业大学林学院!呼和浩特#&##&A’ 摘要(采用B C&)&?Q|w U2’M L
一、原理 叶绿素是一种二羧酸—叶绿酸与甲醇和叶绿醇形成的复杂酯，故可与碱起皂化反应而生成醇（甲醇和叶绿醇）和叶绿酸的盐，产生的盐能溶于水中，可用此法将叶绿素与类胡萝卜素分开；叶绿素与类胡萝卜素都具有光学活性，表现出一定的吸收光谱，可用分光镜检查或用分光光度计精确测定；叶绿素吸收光量子而转变成激发态，激发态的叶绿素分子很不稳定，当它变回到基态时可发射出红光量子，因而产生荧光。叶绿素的化学性质很不稳定，容易受强光的破坏，特别是当叶绿素与蛋白质分离以后，破坏更快，而类胡萝卜素则较稳定。叶绿素中的镁可以被H+所取代而成褐色的去镁叶绿素，后者遇铜则成为绿色的铜代叶绿素，铜代叶绿素很稳定，在光下不易破坏，故常用此法制作绿色多汁植物的浸渍标本。 皂化反应式如下： 二、仪器与用具 20ml刻度试管；10ml小试管；试管架；分光镜；石棉网；药匙；烧杯（100ml）；酒精灯；玻棒；铁三角架；刻度吸量管2ml、5ml各1支；火柴。 三、试剂 1. 95%乙醇；苯；醋酸铜粉末；5%的稀盐酸； 2. 醋酸-醋酸铜溶液：6g醋酸酮溶于100ml 50%的醋酸中，再加蒸馏水4倍稀释而成； 3. KOH-甲醇溶液：20g KOH溶于100ml甲醇中，过滤后盛于塞有橡皮塞的试剂瓶中。 四、方法 用叶绿体色素乙醇溶液和水研磨匀浆，进行以下实验。 1.光对叶绿素的破坏作用 （1）取4支小试管，其中两支各加入5ml用水研磨的叶片匀浆，另外两支各加入2.5ml叶绿体色素乙醇提取液，并用95%乙醇稀释1倍。 （2）取1支装有叶绿素乙醇提取液的试管和1支装有水研磨叶片均浆的试管，放在直射光下，另外两支放到暗处，40min后对比观察颜色有何变化，解释其原因。 2.荧光现象的观察 取1支20ml刻度试管加入5ml浓的叶绿体色素乙醇提取液，在直射光下观察溶液的透射光与反射光颜色有何不同？解释原因。 3.皂化作用（绿色素与黄色素的分离） （1）在做过荧光现象观察的叶绿体色素乙醇提取液试管中加入1.5ml 20%KOH-甲醇溶液，充分摇匀。
第四章 叶绿素荧光技术应用 第一节 叶绿素荧光参数及其意义 韩志国，吕中贤（泽泉开放实验室，上海泽泉科技有限公司，上海，200333） 叶绿素荧光技术作为光合作用的经典测量方法，已经成为藻类生理生态研究领域功能最强大、使用最广泛的技术之一。由于常温常压下叶绿素荧光主要来源于光系统 II 的叶绿素 a ，而光系统 II 处于整个光合作用过程的最上游，因此包括光反应和暗反应在内的多数光合过程的变化都会反馈给光系统 II ，进而引起叶绿素 a 荧光的变化，也就是说几乎所有光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来。与其它测量方法相比，叶绿素荧光技术还具有不需破碎细胞、简便、快捷、可靠等特性，因此在国际上得到了广泛的应用。 1 叶绿素荧光的来源 藻细胞内的叶绿素分子既可以直接捕获光能，也可以间接获取其它捕光色素（如类胡萝卜素）传递来的能量。叶绿素分子得到能量后，会从基态（低能态）跃迁到激发态（高能态）。根据吸收的能量多少，叶绿素分子可以跃迁到不同能级的激发态。若叶绿素分子吸收蓝光，则跃迁到较高激发态；若叶绿素分析吸收红光，则跃迁到最低激发态。处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定，会在几百飞秒（fs ，1 fs=10－15 s ）内通过振动弛豫向周围环境辐射热量，回到最低激发态（图 1）。而最低激发态的叶绿素分 子可以稳定存在几纳秒（ns ，1 ns=10－9 s ）。 A 较高激发态 B 热耗散 吸收蓝 光 吸收红光 最低激发态 能量 荧光 基态 蓝 波长 红 荧光 图 1 叶绿素吸收光能后能级变化（A ）和对应的吸收光谱（B ）（引自韩博平 et al., 2003） 处于最低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径（图 2）释放能量回到基态(韩博平 et al., 2003; Schreiber, 2004)：1）将能量在一系列叶绿素分子之间传递，最后传递给反应中心叶绿素 a ，用于进行光化学反应；2）以热的形式将能量耗散掉，即非辐射能量耗散（热耗散）；3）放出荧光。这三个途径相互竞争、此消彼长，往往是具有最大速率的途径处于支配地位。一般而言，叶绿素荧光发生在纳秒级，而光化学反应发射在皮秒级（ps ，1 ps=10－12 s ），因此在正常生理状态下（室温下），捕光色素吸收的能量主要用于进行光化学反应，荧光只占约 3%～5%(Krause and Weis, 1991; 林世青 et al., 1992)。 在活体细胞内，由于激发能从叶绿素 b 到叶绿素 a 的传递几乎达到 100％的效率，因此基本检测不到叶绿素 b 荧光。在常温常压下，光系统 I 的叶绿素 a 发出的荧光很弱，基本可以忽略不计，对光系统 I 叶绿素 a 荧光的研究要在 77 K 的低温下进行。因此，当我们谈到活体叶绿素荧光时，其实指的是来自光系统 II 的叶绿素 a 发出的荧光。
不同类型流苏光合生理及叶绿素荧光特征流苏树(Chionanthus retusus Lindl.et Paxt),木犀科(Oleaceae)流苏树属(Chionanthus)植物,国家二级保护植物,是一种观赏与实用兼备的优良树种,可以作为桂花嫁接的砧木使用,嫁接成活率较高,抗寒性较强,是我国特有的珍贵树种。流苏树枝叶繁茂,花大而美丽,是优良的造林和观赏树种,可做成高档盆景欣赏。 本文通过研究不同类型流苏树的光合生理及叶绿素荧光的特征,初步得出适宜不同类型流苏树生长的光合条件,有利于了解不同类型流苏的生理生态特征,为流苏树长期的种子繁殖、类型划分、筛选优良类型以及高效栽培管理提供理论依据。试验通过Li-6400便携式光合作用测试系统和便携式叶绿素荧光仪Dual PAM-100以及带数据采集软件Dual PAM的计算机对六个类型流苏的光合生理生态指标和相关叶绿素荧光参数进行了测定。 结果表明:(1)五种类型流苏净光合速率均表现为先升高后降低的趋势,在 12时左右达到最大值,类型4流苏在12点时出现了光合午休现象。六个类型流苏净光合速率除了类型4呈双峰型外其它类型均为单峰型。 (2)流苏光合-光响应曲线图表明随光强的增大,净光合速率迅速上升,当达到最大净光合速率时便趋于饱和,达到光饱和点。六种类型的光饱和点分别为1425μmol/m~2·s1506μmol/m~2·s、1395μmol/m~2·s、1343μmol/m~2·s、1439μmol/m~2·s、1522μmol/m~2·s。 (3)六个流苏类型光合指标相关性分析表明:除了类型3以外,其它流苏类型各光合指标之间大部分都存在一定的相关性。(4)六种流苏类型的最大光化学效率日变化均表现出先降低后增加的规律,在中午10:00-12:00光照强度较高时段
5种叶绿素荧光参数：1.Fv/Fo 2.PSI Light 3.ETR 3.Y(II) 4.Act Light 5.Means Light 目前主要研究的小分子RNA 1.miRNA(微小RNA) 2.siRNA(小分子干扰RNA) 3.piRNA(PIWI结合RNA) 5种常见的植物胁迫形式：低温干旱盐碱高温洪涝 十种常见的激素; 茉莉酸生长素细胞分裂素赤霉素脱落酸水杨酸乙烯油菜素内酯萘乙酸吲哚乙酸吲哚丁酸 常见的组蛋白修饰乙酰化甲基化泛素化糖基化羰基化等 什么叫做组蛋白密码？组蛋白在翻译后的修饰中会发生改变，从而提供一种识别标志，为其他蛋白与DNA结合产生协同或拮抗效应，它是一种动态转录调控成分， 活性氧常见的5种形式：超氧自由基超氧阴离子过氧化氢含氧自由基过氧阴离子 蛋白质翻译后修饰的意义：是指mRNA被翻译成蛋白质后，对蛋白质上个别氨基酸残基进行共价修饰的过程。他可以使蛋白 质的结构更加复杂，功能更加完善，调节更为精细，作用更专一。正式蛋白质的翻译后修饰使得一个基因并不只对应一种蛋白质，增加了蛋白质的结构和功能的多样性，从而赋予生命更多复杂的过程。 常见的修饰方式：泛素化，磷酸化，糖基化，脂基化，甲基化，乙酰化 9、植物防御反应的生化原理：1.病原体的侵入可以激活所有细胞中的多种防御反应；2.超敏反应使局部细胞迅速死亡；3.在植物抗性反应的早期常常会产生有反应活性的氧化物；4.在植物不相容相互作用过程中，诱导生成了一种哺乳动物的信号分子——一氧化氮；5.细胞壁加固和细胞外酶活有助于植物的抗病反应；6.苯甲酸和水杨酸可能参与了大量的植物防御反应；7.防御 坏死营养型真菌以及诱导某些植物防御基因时所需的茉莉酮酸和乙烯可能会加剧病症；8.致病相关蛋白和其他防御相关蛋白包 括真菌细胞壁降解酶类、抗维生素多肽和信号转导级联途径中的组分；9.植物抗生素包括有机次生代谢物和无机次生代谢物；10.蛋白酶的抑制剂由食草的靶昆虫诱导；11.转录后基因沉默是植物应对治病病毒的一种特异性防御反应；12.平行的信号途径协调复杂而高度局域化的植物防御反应； 10．植物体内ROS（活性氧）与NO在植物防御反应中的作用及二者的协同关系 1.ROS在植物防御中的作用，H2O2可能直接对病原体有毒，在铁存在时，H2O2会产生活性极强的羟基自由基。另一种看法是，它或者通过各种富含羟脯氨酸或脯氨酸的糖蛋白与多糖基质交联，或者通过过氧化物酶的作用提高木质素多聚物的合成速率，从而加固植物细胞壁的结构，这两种作用都可以提高植物细胞壁对微生物穿透和酶促降解的抵抗能力。某些ROS还可能有信号转导功能。 2.NO是哺乳动物用以调控免疫，神经和血管系统中多种生物过程的一种信号分子。植物在识别无病毒病原菌的同时，即迅速 从头合成NO. 局部发生的超敏反应是遗传不相容相互作用的一贯特征，但是ROS大量的生成不足以诱导植物细胞的死亡，而可能可以抑制病原体的生长。NO可以加强ROS诱导植物细胞死亡的能力。已知NO可以与血红素结合，因此可以抑制用以解除H2O2毒性的 过氧化氢酶和抗坏血酸盐过氧化物酶。植物细胞悬浮培养物和叶子中加入可以产生NO的化合物，会使好几个与防御和细胞保 护相关基因的mRNA的积累。NO诱导ROS的大量积累导致细胞死亡。NO和活性氧共同提高植物病原体过程中提高协同作用。
收稿日期:2005 01 02 作者简介:李志博(1978 ),男,助理研究员,L zb_o ea@https://www.doczj.com/doc/be4575072.html, 基金项目:石河子大学创新基金(200294);石河子大学高层次人才引进资金专项(R CZX 2004 YS02) 棉花不同叶位叶绿素荧光特性初探 Primary Studies on Chlorophyll Fluorescence Characteristics of Cotton Leaves at Different Leaf Position 李志博,魏亦农,张荣华,张小均 (新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室,新疆石河子832003) 植物叶绿素荧光分析技术是近年来发展起来的用于光合作用机理研究和光合生理状况检测的一种新技术。与一些 表观性 的气体交换指标相比,叶绿素荧光参数更具有反映 内在性 的特点,因而被视为研究植物光合作用与环境关系的内在探针。尽管该技术已在植物的抗逆生理、作物育种栽培、植物生态等方面得到了较为广泛的应用,但迄今用于棉花的研究报道还不多见。本文以美国OS5 FL 型饱和脉冲式叶绿素荧光分析仪对棉花不同叶位叶绿素荧光特性进行了初步研究,以期为叶绿素荧光分析技术在棉花上应用提供参考。 1 材料和方法 试验于2004年在新疆兵团农八师新湖农场实验站进行,供试品种为3个棉花高代品系22 2、22 7及22 16,4月24日播种。每个材料为一个处理,重复3次,随机区组设计。小区面积7.0m 2 ,宽窄行种植(30+60+30)cm ,田间管理同常规大田。 每个材料在花蕾期分别选取6个有代表性的 棉株进行标记,采用美国OS5 FL 型饱和脉冲式叶绿素荧光分析仪(kinetic 模式)测定标记棉株的倒1叶,倒3叶及倒5叶的叶绿素荧光参数,包括初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm )、最大量子产额(yeild)光化学猝灭系数(qP)及非光化学猝灭系数(qN)等。计算可变荧光Fv(Fv =Fm Fo),Fv/Fm,Fv /Fo 。测定前各个叶片暗适应30min,各个参数取6次平均值。 2 结果与分析 2.1 棉花不同叶位Fv 的变化 Fv 值与植物叶片PS !氧化的水裂解释放O 2的过程有关,可作为PS !反应中心活性大小的相对指标。分析结果(表1)表明,同一棉花品系的不同叶位存在差异,22 7的倒3叶和倒5叶达到了0.05水平上的差异,但二者均与倒1叶无显著差异。22 16的倒1叶不但与倒3叶和倒5叶差异显著,而且与倒5叶的差异达到了极显著水平(r =0.01)。总体看来,各个品系的倒5叶Fv 值均比倒1叶和倒3叶的高,说明棉花倒5叶 表1不同品系的叶绿素荧光变化 Table 1C hang es of chlorophyll fluorescence characteristics in different cotton lines 品种叶位F v Fv/Fm Fv/Fo y ield qP qN 22 2 倒1叶437.000.715 2.510.6543 1.47270.5227倒3叶374.670.797 3.930.66450.93650.2975倒5叶504.500.763 3.220.6773 1.02120.3820平均 438.560.758 3.220.6654 1.14350.400722 7 倒1叶496.67ab 0.709b 2.43b 0.6571 1.03720.2605倒3叶404.67b 0.767ab 3.30b 0.66940.93610.2200倒5叶644.67a 0.870a 6.67a 0.67430.85230.3301平均 514.890.7811 4.130.66690.94190.270222 16 倒1叶424.00b(B)0.677B 2.09B 0.6045b 1.1272a 0.4433倒3叶521.67a 0.747A 2.95A 0.6670a 1.0181b 0.3422倒5叶545.00a(A )0.734A 2.75A 0.6693a 1.0715ab 0.3899平均 496.89 0.7190 2.60 0.6469 1.0723 0.3918 注:表中数值为参数的平均值,采用SSR 法方差检验;a,b 为0.05的差异水平;A ,B 为0.01的差异水平,下同。 棉花学报 Co tton Science 2005,17(3):189~190