细胞程序化死亡（PCD）是生物体的一种主动的、有序的、生理性的细胞死亡过程。衰老和过敏反应是植物两种重要的细胞程序化死亡现象。细胞程序化死亡的机制非常复杂，迄今为止对导致PCD的关键因素依然存在较大争议。活性氧被认为在PCD中起重要的作用，且衰老和过敏反应过程都伴随有活性氧的产生。植物PCD与动物PCD有许多相似的特征，但是植物细胞产生活性氧的途径与动物细胞不完全相同。与动物细胞相比，光合作用过程介导的活性氧的产生是植物细胞产生活性氧的一个特殊途径。但是到目前为止，尚未有人研究光合作用过程介导的活性氧的发生与植物PCD的关系，尤其是与赤星病菌诱导的烟草PCD的关系。本文以烟草（NC89）和烟草赤星病菌的代谢物为实验材料，通过分析赤星病菌的代谢物对烟草叶片的光合放氧速率、气体交换速率、叶绿素和蛋白质的含量、实际光化学效率、光系统Ⅱ电子传递效率、活性氧的含量、活性氧清除酶的活性及DNA片断化等生理生化过程的影响，探讨了植物光合作用过程介导的活性氧的产生与赤星病菌诱导的烟草PCD的关系。主要结果如下：　　 1.Hoagland营养液与查彼培养液处理离体烟草叶片（这两种处理在本研究中均作为对照）后，随着处理时间的延长，不同叶龄烟草叶片中的蛋白质、叶绿素含量以及光合放氧能力均呈相似的下降趋势，说明这两种处理下，烟草叶片经历了相同的自然衰老过程。但是，用赤星病菌代谢物处理烟草叶片后，导致叶片蛋白质和叶绿素含量以及光合能力大幅度下降，下降程度显著大于Hoagland营养液与查彼培养液处理的叶片，表明赤星病菌代谢物诱导并加剧了烟草叶片的衰老，赤星病菌代谢物对于老叶影响尤为明显。给烟草叶片注射赤星病菌代谢物后，叶片的注射区域的细胞的DNA发生断裂，电泳后可见一条明显的180bp的PCD特征条带，这表明在赤星病菌代谢物作用下，烟草叶片发生了过敏反应引起的细胞程序化死亡。　　 2.给烟草注射赤星病菌代谢物后，烟草叶片的气孔导度和光合速率均大幅度下降，与此同时，胞间隙CO2浓度增加，表明赤星病菌代谢物直接作用于叶肉细胞抑制烟草叶片的光合作用，而不是通过降低气孔导度来影响光合作用。短时间（5min）的赤星病菌代谢物处理就能导致烟草叶片的光合放氧速率明显下降。这说明在赤星病菌代谢物导致叶片衰老之前，就直接抑制了叶片的光合能力。烟草赤星病菌代谢物处理烟草叶片后，严重抑制了烟草叶片的实际光化学效率，导致叶片中过剩光能增加。　　 赤星病菌代谢物处理烟草叶片后，导致光合机构电子传递的量子效率（）E0和捕获的激发子将电子传递到电子传递链QA-下游其它电子受体的效率ψ0明显下降，并显著改变了叶绿素荧光诱导动力学OJIP曲线，导致K点和J点的荧光显著上升，说明赤星病菌代谢物严重的伤害了叶片光合机构放氧复合体（OEC）的活性，抑制了QA到QB间的电子传递过程，最终导致整个电子传递链的电子传递受抑。　　 3.赤星病菌代谢物处理离体烟草叶片4天后，导致烟草叶片的H2O2含量显著增加。赤星病菌代谢物短时间（1 h）处理烟草叶片，也明显导致叶片中的H2O2含量增加，并导致叶片的PSII激发压显著增加。这说明在赤星病菌代谢物诱导叶片衰老之前，就能直接导致叶片中活性氧含量增加。分析表明，烟草叶片光合电子传递速率和光合放氧速率与叶片中H2O2含量呈显著的负相关，此外，叶片H2O2的增加和PSII激发压的增加表现出一致的趋势，这说明赤星病菌代谢物对片光合作用抑制导致PSII过剩激发能的增加，是造成叶片中的H2O2含量增加的一个主要原因。　　 4.赤星病菌代谢物处理叶片后，促进了SOD的活性但却显著抑制了CAT的活性。SOD活性的增加会加速叶片中由于过剩激发能所产生的O2-的分解，生成更多的H2O2，但是由于CAT活性的受抑，导致H2O2不能及时清除，这可能是赤星病菌代谢物导致烟草叶片的H2O2过量积累的一个重要原因。　　 为了排除赤星病菌诱导叶片衰老对CAT的影响，研究了短期赤星病菌代谢物处理对商品CAT的直接作用。体外实验的结果表明，赤星病菌代谢物能够直接抑制商品CAT的活性，这说明赤星病菌代谢物是在蛋白水平上对CAT酶直接抑制。上述结果表明，赤星病菌代谢物通过对烟草叶片光合作用的抑制，导致过剩激发能的产生，进而导致活性氧产生的增加；而赤星病菌代谢物通对CAT活性的抑制则阻碍了H2O2的清除，这两种作用共同导致烟草叶片中H2O2过量积累。过量积累的H2O2会通过抑制D1蛋白的合成，进一步加剧PSII的光抑制，导致更多过剩激发能的产生，进而产生更多的活性氧，造成恶性循环。这可能是赤星病菌代谢物加剧烟草叶片衰老，导致烟草叶片发生PCD的一个主要原因。　　 5.与弱光相比，强光下，给烟草叶片注射烟草赤星病菌代谢物后，烟草叶片的实际光化学效率，线性电子传递速率，以及捕获的激发子将电子传递到电子传递链QA-下游其它电子受体的效率ψ0等都严重下降。这表明，强光下烟草叶片光合机构受伤害严重。此外，强光下，烟草赤星病菌代谢物诱导细胞程序化死亡的进程更快，死亡程度更为严重。这说明强光下，烟草叶片中的过剩光能较多，通过光合作用过程介导活性氧产生较多，因而加速/加剧了烟草叶片PCD过程。弱光下，光合作用过程介导的活性氧产生较少，因而烟草叶片PCD进程较慢。　　 以上的研究结果表明，光合作用过程介导的活性氧在赤星病菌诱导的烟草叶片PCD过程中扮演重要的角色。