三磷酸腺苷（ATP）不但分布在细胞内部，而且广泛存在于动物和植物细胞的细胞外基质中。细胞外ATP（eATP）可与细胞膜表面相应的受体结合并激发细胞内的第二信使（Ca2+、H2O2等），而Ca2+、H2O2可参与细胞与细胞间以及组织与组织细胞间的系统性信号传播网，从而参与或调节植物光合作用对环境刺激的系统性响应。本研究主要以菜豆（Phaseolus vulgaris L）为实验材料，在叶片组织水平上研究了eATP对叶片叶绿素荧光特性的系统性影响及其作用机制；高光在植株水平上对菜豆光系统Ⅱ光化学效率的系统性影响以及eATP是否参与了这一系统性影响进行了探究；同时也拓展性的研究了eATP对干旱环境下植物光合作用的影响。主要有以下发现：　　（1）eATP对菜豆叶片光系统Ⅱ光化学特性具有系统性影响。用外源ATP处理菜豆叶片的一侧，处理侧和同叶未处理侧潜在最大光化学效率（Fv/Fm）、非调节性能量耗散量子产量（Y(NO)）与对照相比无显著变化；而实际光化学效率（Y(II)）、电子传递速率（ETR）和光化学猝灭系数（qP）与对照相比均显著上升，但非光化学猝灭系数（qN）和调节性能量耗散量子产量（Y(NPQ)）则显著下降。表明了细胞外ATP能够在组织水平上系统性地提高菜豆叶片PS II光化学效率。　　为了进一步探索eATP对叶片PSII光化学效率系统性的调节作用中可能的信号通路，使用Ca2+和H2O2处理菜豆叶片一侧。结果显示，Ca2+或者 H2O2对PSII光化学效率的调节与外源ATP处理具有同样的效应，而且 Ca2+通道抑制剂LaCl3（氯化镧）以及H2O2清除剂DMTU（二甲基硫脲）的处理可减弱外源ATP对PSII光化学特性的系统性调节作用。综上可知，eATP对叶片光系统Ⅱ光化学特性的系统性调节机制与Ca2+或者H2O2有关。　　(2) eATP参与了菜豆光系统Ⅱ光化学反应对高光的系统性响应。高光照射菜豆第一片羽状复叶可使其Fm（最大荧光产量）、Fv/Fm、Y(II)、ETR、NPQ（非光化学猝灭系数）和Y(NPQ)均显著下降，而初始荧光产量（F0）、qP和Y(NO)则显著上升。而同一植株未直接接触高光的其它叶片（高光系统叶， HL-S）的Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP和Y(NO)显著上升， Fm、Y(NPQ)和NPQ则显著下降。上述结果表明，当菜豆植株局部叶片接受高光时，接受高光的叶片出现了高光胁迫，光化学效率被抑制，而同一植株未直接接触高光的系统叶片光系统II光化学活性却有所提高。为了进一步探究高光对系统叶片光系统II光化学活性的影响是否与eATP有关，检测了高光系统叶叶柄组织处胞外ATP（eATP）水平的变化，发现HL-S叶柄组织处eATP的水平显著高于未经高光照射植株的系统叶片（LL-S）。用ATP，AMP-PCP（eATP竞争性抑制剂），ATP磷酸水解酶（ATP Phosphohydrolase）分别处理高光系统叶片叶柄组织。发现， ATP处理使得高光系统叶Fv/Fm、Y(NO)、Y(II)、ETR、qP、NPQ和Y(NPQ)与对照相比均无显著性差异；用AMP-PCP和ATP磷酸水解酶处理后高光系统叶Fv/Fm、Y(NO)与对照相比无显著差异，但Y(II)、ETR、qP与对照相比显著下降， NPQ和Y(NPQ)则显著上升。综上表明叶柄组织处eATP水平的降低可影响高光系统叶光系统II光化学活性。因此，eATP有可能参与了高光信号的系统性传播途径。　　(3) eATP可缓解干旱胁迫对菜豆叶片光系统Ⅱ光化学活性的影响。研究发现，PEG诱导的水分胁迫下，菜豆叶片Fv/Fm与对照相比无显著差异，而Fv/Fm、Y(II)、ETR、qP和NPQ与对照相比均显著下降。表明了水分胁迫降低了菜豆叶片光系统II光化学活性。同时水分胁迫也导致了菜豆叶片细胞外ATP水平的下降。对叶片施加0.2 mM的外源ATP不仅回补了水分胁迫下菜豆叶片细胞外ATP水平的降低，也使得水分胁迫下菜豆叶片Y(II)、ETR、qP和NPQ的水平得到了恢复。表明细胞外ATP对水分胁迫下叶片光系统II的光化学活性具有重要的调节作用。　　综上可知，eATP作为一种重要的信号分子，通过调节细胞内第二信使Ca2+或 H2O2可系统性的调节整个叶片的光化学效率，并参与了高光对植株水平上叶片光化学效率的系统性调节过程。并且eATP对干旱胁迫下植株光合作用也具有一定的调节作用。