【摘 要】
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光合作用是地球上最重要的化学反应,驱动着自然界的物质循环和能量流动。通常情况下,光合放氧生物利用400-700 nm的可见光驱动光合作用发生。近些年,人们在一些特殊生境的蓝藻中发现了叶绿素d和叶绿素f。叶绿素d和叶绿素f可以使蓝藻的光合作用利用光谱拓展至760 nm的近远红光光谱区。然而,叶绿素f蓝藻利用远红光进行光合作用的机制亟待深入研究。本论文以实验室前期分离的一株叶绿素f蓝藻Aphanoca
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光合作用是地球上最重要的化学反应,驱动着自然界的物质循环和能量流动。通常情况下,光合放氧生物利用400-700 nm的可见光驱动光合作用发生。近些年,人们在一些特殊生境的蓝藻中发现了叶绿素d和叶绿素f。叶绿素d和叶绿素f可以使蓝藻的光合作用利用光谱拓展至760 nm的近远红光光谱区。然而,叶绿素f蓝藻利用远红光进行光合作用的机制亟待深入研究。本论文以实验室前期分离的一株叶绿素f蓝藻Aphanocapsa sp.CCNUM3为研究材料,初步探究了叶绿素f蓝藻光合电子传递对远红光的适应机制,主要取得了以下研究结果:Aphanocapsa sp.CCNUM3在白光下产生叶绿素a,但不产生叶绿素f,当转移至远红光下第3天时,Aphanocapsa sp.CCNUM3合成的叶绿素f占叶绿素a含量的1.4%,之后叶绿素f含量随着远红光适应时间延长而不断增加,直至第9天后,叶绿素f含量趋于稳定,为叶绿素a含量的6.5%。在Aphanocapsa sp.CCNUM3从白光向远红光适应过程中,环式电子传递速率从远红光适应第2天开始增加,在第3天、第4天达到最大,第5天开始逐渐减小,最终趋于稳定。线性电子传递在远红光适应第0天检测不到,随着叶绿素f含量的增加,线性电子传递速率迅速增加。这说明Aphanocapsa sp.CCNUM3在远红光下线性电子传递需要叶绿素f的参与,在远红光适应初期环式电子传递可以为适应过程提供足够的能量。在远红光下,Aphanocapsa sp.CCNUM3光系统Ⅱ的光合放氧能力为在白光下的34%,但是Aphanocapsa sp.CCNUM3在细胞水平上的放氧能力却能达到白光下的65%。在远红光下质体醌再氧化能力明显增加,细胞色素b6/f复合体、质体蓝素、光系统Ⅰ的含量明显增加,光系统Ⅰ的氧化能力也显著增强,这说明在远红光下光系统Ⅱ之后的光合电子传递效率高于白光。因此可以认为,白光适应型藻株为了应对光强多变的白光环境,细胞色素b6/f复合体对电子传递具有很强的限速作用,而远红光适应型藻株拥有更多的电子载体,意味着能够让电子以更高的流速通过光合电子传递链,从而减缓了细胞色素b6/f复合体处的限速作用。同时,光系统Ⅰ更高的活性也有利于更快速的从电子传递链上获取电子。这些变化极大的提高了远红光适应型藻株的光合作用效率,使其能够更好的适应远红光环境。
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