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利用Handy PEA和氧電極闡明干燥發(fā)菜補(bǔ)水后光合活性恢復(fù)的機(jī)理歡迎關(guān)注「漢莎科技集團(tuán)」微信公眾號(hào)! 發(fā)菜(拉丁學(xué)名:Nostoc flagelliformeBorn. et Flah.),中文學(xué)名:發(fā)狀念珠藻,是藍(lán)藻門念珠藻目的一種藻類,廣泛分布于世界各地(如中國(guó)、俄羅斯、索馬里、美國(guó)等)的沙漠和貧瘠土壤中,因其色黑而細(xì)長(zhǎng),如人的頭發(fā)而得名,可以食用。 發(fā)菜是一種能固氮的光合原核生物。它的絲狀體中主要有兩種細(xì)胞:一種是營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞,呈綠色,進(jìn)行光合作用——吸收、釋放、合成有機(jī)物質(zhì);另一種是異形細(xì)胞,體積較大,細(xì)胞壁較厚,顏色較淡,主要進(jìn)行固氮作用——把空氣中的氮?dú)膺原成氨,合成氨基酸。 由于發(fā)菜能用無機(jī)碳和無機(jī)氮合成有機(jī)碳和有機(jī)氮,對(duì)改良荒漠土壤,繁衍其他生物有重要意義。發(fā)菜被譽(yù)為“開發(fā)荒漠的先鋒”。 發(fā)菜能在干燥狀態(tài)下存活好幾年,而且補(bǔ)水照光后其光合活性即可恢復(fù)。然而光質(zhì)對(duì)恢復(fù)其光合活性的影響及潛在機(jī)制仍未解決。 近期華中師范大學(xué)邱寶勝課題組利用英國(guó)Hansatech公司制造的Handy PEA植物效率分析儀和Chlorolab-2氧電極測(cè)定了不同光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)發(fā)菜補(bǔ)水后光合活性恢復(fù)過程中OJIP曲線、光合放氧速率和電子傳遞活性的變化,并結(jié)合膜分離和免疫印跡分析等技術(shù)深入探討了不同光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)發(fā)菜補(bǔ)水后光合活性恢復(fù)的影響機(jī)理。 圖1 發(fā)菜補(bǔ)水過程中不同光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)Fv / Fm的影響 該研究發(fā)現(xiàn)將野外收集的發(fā)菜暴露于≥2的不同光質(zhì)的光強(qiáng)下,PSⅡ的恢復(fù)速度如下:紅>綠>藍(lán)≈紫。進(jìn)一步降低光強(qiáng),發(fā)現(xiàn)弱紅光在發(fā)菜再水化的過程中促進(jìn)PSⅡ的恢復(fù)。 OJIP曲線和放氧速率表明放氧復(fù)合體是弱紅光促進(jìn)PSⅡ恢復(fù)的關(guān)鍵位點(diǎn)。受損的D1蛋白在脫水過程中存儲(chǔ)在類囊體膜上,再水化過程中其降解并重新合成。弱紅光誘導(dǎo)PsbO與類囊體膜相互作用。 圖2 發(fā)菜補(bǔ)水過程中紅光和藍(lán)光對(duì)電子傳遞活性的影響 因此,弱紅光在發(fā)菜再水化過程放氧復(fù)合體的激活和PSⅡ的功能恢復(fù)中起著重要的作用。在發(fā)菜的干旱棲息地,微弱的紅光可以刺激休眠的發(fā)菜在吸收露珠或雨水后蘇醒,使其在旱季的清晨最大化地生長(zhǎng)。 |