水水循环在光合作用中很重要也很复杂

         光合作用对植物实现自然界的能量转换、维持大气碳氧平衡具有重要意义。记者20日从中国科学院昆明植物研究所了解到，该所研究团队对被子植物适应不同光照强度的调控机制进行深入研究时，有了新的重要发现。 昆明植物研究所黄伟副研究员介绍，自然条件下，植物叶片接受到的光照强度随时在波动，时而光照不足，时而光能过剩。当光强突然增加时，植物叶片吸收的过剩光能容易造成光系统活性损伤并影响植物生长。根据光合作用理论模型，环式电子传递和水水循环这两种替代电子传递途径，都可保护被子植物免受强光波动的损伤。一直以来人们认为，环式电子传递介导的跨类囊体膜质子梯度的形成，是被子植物适应适应波动光强的主要调控机制，但对水水循环的调控作用却鲜有研究。  不久前，该所张石宝研究团队在对被子植物适应波动光强的光合调控策略的研究中发现，在光强突然增加的前20秒内，模式植物拟南芥叶绿体并不能建立充分的跨类囊体膜质子梯度，进而导致过剩的电子从光系统II传递到光系统I，造成光系统I的过度还原，引发活性氧自由基的产生并造成光系统I损伤。虽然光系统I反应中心的过度还原会激发环式电子传递，但这仍然无法避免拟南芥光系统I发生损伤。由于拟南芥的水水循环活性很低，这一结果仍然不能排除水水循环在波动光强中的调控作用。  基于前期研究团队在华东山茶中发现的水水循环适应强光胁迫的重要策略，研究人员对华东山茶作了进一步研究，他们发现水水循环能够快速将光系统I处过剩的电子传递给氧气以解除光系统I的过度还原态，进而保护光系统I活性免受波动光强的损伤。 进一步研究发现，在波动光强中，水水循环是一种比环式电子传递更为高效的光保护策略。这在国际上首次揭示水水循环在波动光强下的重要调控作用，但在不同物种间，水水循环护策略也存在多样性与复杂性。相关的五项研究结果分别发表在《环境与实验植物学》《植物科学》和《生物能量学》等国际期刊上。

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2019/10/22