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第二爱默生效应的远红光光谱:采用双波长脉冲幅度调制荧光法的研究

DOI:10.3844/ajbbsp.2014.234.240 期刊:American Journal of Biochemistry and Biotechnology 出版年份:2014 更新时间:2025-11-14 15:30:11
摘要: 同时用远红光和较短波长光照激发光合作用时产生的非加性增强效应被称为"第二爱默生效应"。其作用光谱表现为:在恒定波长约700-715纳米的远红光照射下,光合产量随红光(630-690纳米)波长的依赖关系已被明确。然而,当采用恒定波长的较短光(红光或蓝光)照射时,光合产量对远红光(690-760纳米)波长的反向依赖关系从未被研究过。本研究采用快速傅里叶双波长脉冲幅度调制(PAM)荧光法测定第二爱默生效应的作用光谱。通过蓝光调制光激发臭椿(Ailanthus altissima Mill.)叶片的叶绿素荧光,研究叶片在690至760纳米背景光(10纳米间隔)照射下的远红诱导荧光下降现象(荧光偏移-FRIFS),计算公式为FRIFS=(F0-Fs)/F0(F0为无远红光时的荧光值,Fs为有远红光时的荧光值)。最大FRIFS值出现在720纳米处(11.8%),但在740、750纳米仍保持显著,在690甚至760纳米处则呈现较低值。在远红光照射期间及之后施加蓝光饱和闪光测得:以720纳米背景光计算的光系统II(PSII)量子产额(Fv/Fm)出现提升。采用红光调制光激发时FRIFS值较低。研究表明:当蓝光优先激发PSII时,远红光对PSI的选择性附加激发会导致光化学淬灭,进而使PSI限制非循环电子流——这正是FRIFS现象的成因。文中还讨论了已知PSI捕光复合体I吸收光谱与第二爱默生效应观测作用光谱(FRIFS光谱)之间的矛盾。
作者: V.S. Lysenko,T.V. Varduny,E.I. Simonovich,O.I. Chugueva,V.A. Chokheli,M.M. Sereda,S.N. Gorbov,V.P. Krasnov,E.K. Tarasov,I.Y. Sherstneva,M. Yu Kozlova
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研究概述 实验方案 设备清单

采用双波长脉冲幅度调制荧光法研究远红光光谱区(690-760纳米)的第二个爱默生效应作用光谱,重点考察当光系统II被较短波长光激发时,光合效率对远红光波长的依赖性。

该研究得出结论:当光系统I(PSI)与光系统II(PSII)在线性电子传递链中耦合时,FRIFS是一个反映远红光诱导PSII上调的定量参数,其产生源于选择性激发PSI导致的光化学淬灭。作用光谱显示715-740纳米区域存在显著光合活性,峰值位于720纳米处,这一发现对现有吸收数据提出挑战并暗示可能存在未知的PSI组分。该结果支持远红光调控PSII功能的作用,并强调730纳米波段对未来植物栽培研究和生物技术应用的重要性。

该研究仅限于臭椿的阳生叶,可能无法代表其他植物物种或阴生叶。使用离体叶片可能影响生理响应,且实验条件(如特定光照强度和波长)可能未能完全反映自然变异性。观测到的远红诱导荧光光谱与已知的PSI-LHCI吸收光谱之间的矛盾表明完整复合体中可能存在未知因素,而极端波长(如760纳米)处较低的远红诱导荧光信号则提示检测微弱效应存在技术限制。优化方案可包括扩展至更多物种、进行活体测量,以及探索760纳米以外的更长波长。

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