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《西北大学》 2009年
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暗处理及UV-B辐射对叶绿体能量传递过程的影响

姬茜茹  
【摘要】: 在不同的光照条件下,植物光合系统传能过程会产生相应的变化。多数植物在黑暗中生长时呈现黄色和其他变态特征的现象,此时植物光合作用不能正常进行。另外,增强的UV-B辐射会破坏光合器官,进而抑制光合作用。本研究对黑暗和增强的UV-B辐射这两种光逆境下,植物光合能量传递和利用途径及黄化苗的生理生化特性特性进行研究,以初步探明不同光环境对植物的影响以及植物对不同光逆境的适应机制。 采用稳态荧光光谱装置,分别对黄化玉米幼苗的类囊体膜及UV-B辐射处理的菠菜光系统Ⅱ(PSⅡ)进行研究,探讨吸收光能的色素蛋白复合体间的具体传能过程。并对黄化玉米幼苗的光合色素、MDA含量、可溶性蛋白的含量和抗氧化酶活性等生理生化指标进行了分析,研究在黑暗条件下玉米黄化幼苗的生理生化特性。通过实验得到以下主要结果: 荧光激发谱结果表明,在黑暗中生长的玉米黄化苗叶绿素捕获的光能不能被有效激发并传递给PSⅡ反应中心。荧光发射谱研究结果显示,黄化苗类囊体膜PSⅡ天线系统中的叶绿素捕光效率下降,使得光能不能被有效传递给PSⅡ反应中心,因此反应中心的荧光发射强度相对较低。用高斯解析对黑暗处理的黄化组(T)和对照组(CK)在436nm、473nm和507nm激发下的发射光谱分析结果显示,黄化玉米幼苗类囊体膜中的光合能量传递路径发生了改变,进入PSⅡ和PSⅠ的能量进行了重新分配,同时荧光强度明显降低。 通过分析UV-B辐射下菠菜PSⅡ稳态荧光光谱,结果发现,低剂量(15μw.cm~(-2))的UV-B辐射和短时间(30min)的UV-B辐射导致了PSⅡ明显的荧光淬灭。同时,天线系统中能量传递路径也发生改变。但是,如果菠菜置于UV-B辐射下7天后,PSⅡ并没有发生荧光淬灭。UV-B辐射直接照射PSⅡ改变了由叶绿素α(Ch1α)激发的传能途径,但是没有改变由类胡萝卜素(Car)激发的传能途径。除此之外,UV-B辐射会导致PSⅡ和光系统Ⅰ(PSⅠ)之间能量的重新分配。 对黑暗条件下玉米黄化幼苗相关生理生化指标测定的结果表明,与正常条件下生长的对照组相比,黄化组的叶绿素α、叶绿素b和类胡萝卜素含量均明显降低,特别是叶绿素α含量锐减。并且黄化组MDA含量增加。同时,黄化组的抗氧化酶SOD、POD和CAT活性提高,可溶性蛋白含量增加。结果说明黑暗条件下玉米黄化幼苗叶绿素α的合成受到了影响,并且细胞脂膜过氧化,所以黄化幼苗提高了活性氧清除能力,以减轻对植物细胞的伤害。 综上所述,黑暗条件影响了光能向反应中心的有效传递,而UV-B辐射处理下不同波长光激发光系统改变了其传能途径,尤其是天线系统中能量传递路径发生改变,并且黑暗和UV-B辐射均导致PSⅠ和PSⅡ间能量分配的变化。本研究的结果有助于提高对不同光条件下植物光系统中能量传递过程的理解和认识。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:Q945

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【参考文献】
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