本部分研究以菠菜和水稻为材料，比较系统的研究了高温对类囊体膜、PSⅡ颗粒、PSⅡ外周捕光天线LHCⅡ、PSⅡ核心复合物和PSⅡ反应中心等不同层次膜蛋白结构与功能的影响，以探讨高温对光合膜蛋白的伤害机理。其主要结果如下：　　 1.类囊体膜结构与功能的完整性对于维持PSⅡ的结构与功能在高温胁迫下的稳定性具有重要作用。当类囊体膜的完整性受到破坏，当与PSⅠ有关的一系列保护机制失去作用时，PSⅡ对高温胁迫的敏感性会大大加强。　　 2.虽然PSⅠ的功能在高温下保持相对稳定，但PSⅠ的结构在高温胁迫下并不稳定。本文的研究发现LHCⅠ对高温非常敏感，在中度高温胁迫下就开始降解，但PSⅠ的核心在高温下比较稳定，所以PSⅠ介导的电子传递活性仍然维持在较高水平。　　 3.高温胁迫会对PSⅡ的结构和功能产生多重破坏。这个过程首先应该是放氧复合体的失活；其次是反应中心的可逆失活；接下来可能是核心天线CP43和CP47的失活导致捕光天线同反应中心的能量传递受阻；再下来是QA到QB电子传递的受阻、反应中心的不可逆失活、捕光效率下降等过程；最后是大范围色素蛋白的变性和失活，PSⅡ的结构和功能遭到彻底破坏。　　 4.高温胁迫下Fo显著升高，Fo的升高的原因可能源于少量捕光天线同反应中心的分离和反应中心的失活。　　 5.高等植物体的类囊体膜中存在多种Chla和Chlb的光谱吸收形式。这些代表不同的光谱吸收形式的组分在高温胁迫下表现出不同程度的降解，其中C678和C684组分降解最快。这些不同的光谱吸收形式组分可能以不同的比例存在于每一种色素蛋白复合物中。　　 6.LHCⅡ的结构与功能对于维持PSⅡ结构与功能的热稳定性具有重要作用，LHCⅡ完全缺失的水稻突变体VG28及分离纯化的PSⅡ核心复合物都大大增强了对高温的敏感性。但一种LHCⅡ减少的水稻突变体249-Mutant反而增加了PSⅡ的热稳定性，进一步的研究表明，类囊体膜中LHCⅡ本身含量的多少对PSⅡ热稳定性的影响不是决定性的，关键性因素可能主要取决于LHCⅡ含量改变而引起的膜脂组成和膜脂不饱和程度的改变，以及由膜脂变化引起的PSⅡ放氧复合体结构与功能的变化。　　 7.本研究首次发现，高温可以促使分离纯化的LHCⅡ的红区吸收光谱发生显著红移，而680nm处的荧光发射降低，长波长荧光组分大大增强。绿胶电泳表明中度高温胁迫能够诱导LHCⅡ产生寡聚体，这种寡聚体可能在调节能量耗散方面具有重要生理意义；而严重高温胁迫下LHCⅡ倾向于聚合产生大分子的非活性聚集体。　　 8.分离纯化的反应中心对高温非常敏感，各种色素的结构和功能在轻度高温胁迫下就开始受到破坏和抑制，各种色素变性和降解的顺序由快到慢是：P680＞Pheo＞Chla＞β-Car。反应中心的多肽组分在高温胁迫下显著减少，D1和D2减少的原因可能归因于高温胁迫导致大分子聚合物的产生，D2的减少显著快于D1的减少。　　 本研究通过77K荧光光谱、吸收光谱和绿胶电泳研究了两个杂交稻(Ⅱ优129与汕优63)的剑叶在自然衰老过程中类囊体膜色素蛋白复合体的变化。在叶片衰老过程中，CO2同化速率，Rubisco羧化酶活性，PSⅠ和PSⅡ的电子传递活性，叶绿素和类胡萝卜素含量及叶绿素a/b比值都显著下降，但PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm))仍保持相对稳定。类囊体膜的77k荧光发射光谱有两个峰分别在685和735m，它们分别来自于PSⅡ和PSⅠ的荧光发射。衰老过程中PSⅠ和PSⅡ的荧光发射强度都显著下降，而且PSⅠ的荧光发射峰则随着衰老表现出逐渐蓝移，从刚成熟叶片中的735nm蓝移至严重衰老叶片中的726nm。为了进一步揭示衰老过程中荧光强度下降及PSⅠ荧光发射峰蓝移的原因，对荧光光谱进行了Gaussian解析。解析出了680.5、684.5、695.5、726.8和740.5 nm等5种组分，它们分别来源于PSⅡ的外周天线LHCⅡ，PSⅡ核心天线CP43、CP47，PSI核心和PSⅠ外周天线LHCⅠ。衰老过程中PSⅠ的荧光产量的下降快于PSⅡ荧光产量的下降，这表明衰老过程中PSⅠ的降解可能快于PSⅡ的降解。所有的色素蛋白复合体在衰老过程中都表现出显著降解，但降解的程度存在显著差异，降解的顺序由快到慢依次为：LHCⅡ＞CP43＞CP47＞PSⅠ＞LHCⅠ核心。这个结果部分地被吸收光谱的解析结果和绿胶电泳的结果支持。这个结果能够较好的解释衰老过程中，PSⅠ荧光发射峰的蓝移和衰老叶片中叶绿素a/b比值的下降是衰老导致叶片中LHCⅡ相对于PSⅡ核心以及PSⅠ核心相对于LHCⅠ的含量增加。