（果树学专业论文）高温强光对温州蜜柑（Citrus+unshiu+Marc）光合作用的影响及其机理研究.pdf

中文摘要 摘要 光合作用是地球上最重要的化学反应光能是整个光合作用反应的驱动力，但过 多光能的吸收辱 起光化学效率的降低，即光合作用光抑铺，当然界中，强光和高温是 限制植物光合和生长的常见环境胁迫因子。强光常伴随高温发生，但双重胁迫对植物 光合作用的影响机理仍不十分清晰。匮此，研究强光高温下植物光合机构运转规律及 其相应改善措施具有重大的理论和实践意义。本研究以2 3 年生枳砧生温州蜜柑( c i t r u s u n s h i nm a r e ，) 为试材，研究其在不同季节光合机构运转珏变化及其影响因素和喷雾钓 改善效应，进一步探讨了强光高温交互作用对温州蜜柑叶片光合机构的影响及其机理， 深入分析了湿州蜜柑叶片中d 1 蛋白周转对光合机构光破坏的防御枫魁主要研究结果 如下： 1 比较了强光适温( 春季) 或强光高温( 夏季) 下温朋蜜柑叶片光合机构运转的 差异。结果表明，春、夏季晴天均出现光合午休，且夏季较为严重。春季光合午休， 伴随气孔导度( g s ) 下降，雨最大光化学效率( f v f m ) 没有明显降低，说铙春季光合 午休主要是气孔限制因素引起。夏季光合午休虽然也出现g s 的下降，但同时光能利用 率( a q y ) 及f v f m 也显著降低，这说跷气孔限制和光抑制均是温d 蜜柑叶片夏季靖 天光合午休的原因。进一步研究表明，夏季中午温州蜜柑叶片发生的光合作用的光抑 铡与p s i i 电子传递能力严重下降、失活的反应中心比铡增加有关。 2 采用向树冠叶片喷雾的办法( 喷雾法) ，缓解了因夏季晴天中午大气水汽压亏 缺( v p d ) 升高对植株的不利影响，研究了气孔与非气孔因素限制温州蜜柑叶片光合 午休的机理。结果表明，喷雾能缓解夏季晴天中午叶片的g s 、净光合速率( p n ) 和f v f m 的降低，缓解失活的p s i i 比例上升和q a 的还原速率下降，减少h z 0 2 的积累。喷雾还 能降低d 1 蛋白的降解，维持跨膜质子动力势( p m f ) ，从而保护温州蜜柑叶片光合机 构的正常运转。这说明，夏季晴天中午，叶片气孔关闭将限制c 0 2 同化，造成能量过 剩，使h 2 0 2 积累，导致p s i i 反应中心破坏，而且喷雾能通过降低叶片温度有利于光合 机构正常运转， 3 分析了高温强光交互作用对温州蜜柑叶片两个光系统的影响，结果表明，高温 强光交互作用下温州蜜柑叶片的f v f m 和电子传递速率显著下降，d l 蛋白严重降解， l l 中文摘要 h 2 0 2 大量积累，p m f 和a t p 含量明显减少。高温强光交互作用对p s i 没有显著影响， 但造成p s i i 反应中心的严重破坏，且降低p s i i p s i 的比例，并抑制了围绕p s i 的循环 电子传递。高温强光交互作用下叶片光化学效率的降低源于h 2 0 2 过量积累减少p s i i 反应中心d 1 蛋白净含量，阻碍线性电子传递，造成p m f 下降和a t p 合成减少，且a t p 含量减少又反馈抑制d 1 的重新合成。同时，围绕p s i 的循环电子传递途径也受抑制， 加剧了光合机构的氧化破坏。 4 。探讨了d l 蛋白周转对强光下温州蜜柑叶片光合机构的光保护作用。结果表明， 与黑暗相比，强光降低柑橘叶片f v f m ，阻碍叶片光合电子传递，促进光化学猝灭，并 提高失活反应中心的比例。林可霉素抑制温州蜜柑叶片d 1 周转，减少d l 蛋白净含量， 加剧光化学效率的降低和失活反应中心的比例。这些说明，柑橘叶片中，强光引起光 抑制是p s i i 反应中心失活引起的，而光下d 1 蛋白的快速周转对p s i i 反应中心起重要 保护作用。 关键词：柑橘；光合作用；光合午休；气孔导度；光抑制；光破坏；光系统i i a b s t r a c t p h o t o s y n t h e s i si st h em o s ti m p o r t a n tc h e m i c a lr e a c t i o no ne a r t h l i g h te n e r g yi s t h e 幽v i n gf o r e eo fp h o t o s y n t h e s i s ；h o w e v e r ，t o om u c hl i g h tw i l lr e d u c ep h o t o s y s t e mi i ( p s i ) p h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c y ，w h i c hu s u a l l yn a m e da sp h o t o i n h i b i t i o n s t r o n gl i g h ta n dh i g h t e m p e r a t u r eo ft h em o s tc o m m o ns t r e s s e ss i m u l t a n e o u s l ya n ds e v e r e l yr e s t r i c tg r o w t ha n d p h o t o s y n t h e s i so fp l a n ti nm a n yr e g i o n so ft h ew o r l d ，b u tm u c hl e s si sk n o w n o nh o wt h e i r c o m b i n a t i o ni m p a c t sp l a n t s s o ，i ti si m p o r t a n tt oi n v e s t i g a t et h ec o m b i n e de f f e c t so fs t r o n g l i g h ta n dh i g ht e m p e r a t u r e0 nt h eo p e r a t i o no fp h o t o s y n t h e t i ca p p a r a t u sa n d l o o kf o rs o m e m e a s u r e st oa l l e v i a t et h ed e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i s i nt h i sd i s s e r t a t i o n ，s a t s u m am a n d a r i n ( c i t r u su n s h i um a r c ) ，b r o a d l y c u l t i v a t e dc i t r u sp l a n t s ，w e r es e l e c t e dt oi a v e s t i g a t et h e d i u r e a lv a r i a t i o n so fp h o t o s y n t h e t i cc a p a c i t y ，t h ef a c t o r so fp h o t o s y n t h e s i sm i d _ d e p r e s s i o ni n d i f - f e r e n ts e a s o n sa n dt h ef u n c t i o n so fm i s t s p r a y i n gt oa l l e v i a t et h em i d d e p r e s s i o n i n s u m i n e r f u r t h e r m o r e ，t h ec o m b i n e de f f e c t so fs t r o n gl i g h t a n dh i g h t e m p e r a t u r eo n p h o t o s y s t e m sa n dt h e i rm e c h a n i s m i ns a t s u m am a n d a r i nl e a v e sw e r ea n a l y z e d ；t h e c o n t r i b u t i o no fd it u m o v e ri np r o t e c t i n go fp s i ia g a i n s tp h o t o d a m a g ei ns a t s u m am a n d a r i n l e a v e sw a sa l s oe x p l o r e d t h em a i nr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 d i u r n a lv a r i a t i o n so fp h o t o s y n t h e t i ca p p a r a t u so p e r a t i o ni ns a t s u m am a n d a r i nl e a v e s w e r es e p a r a t e l yi n v e s t i g a t e du n d e rs t r o n gl i g h tw i t hm o d e r a t et e m p e r a t u r e ( s p r i n g ) a n d s t r o n gl i g h tw i t hh i g ht e m p e r a t u r e ( s u m m e r ) t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e n e tp h o t o s y n t h e t i c r a t e ( p n ) i ns a t s u m am a n d a r i nl e a v e sd e c r e a s e d a tm i d d a yi ns p r i n ga n di td e c r e a s e d s e r i o u s l yi ns u m m e r t h e d e c r e a s eo fp nw a si na g r e e m e n tw i t hs t o m a t a lc l o s u r ea tm i d d a y i ns p r i n g ；w h e r e a sm a j o rc h a n g e si nt h em a x i m a lp h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c y ( f v f m ) w e r en o t o b s e r v e d 。i tw a sd e m o n s t r a t e dt h a tt h es t o m a t a lc l o s u r ep l a y e da t li m p o r t a n tr o l e i nt h e m i d d a yd e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i si ns p r i n g s t o m a t a lc l o s u r ea n df 胛m d e c r e a s e dw i t h t h ed e c r e a s eo fp ni ns u m m e r ，w h i c hs u g g e s t e dt h a tp h o t o i n h i b i t i o nw a sa n o t h e rf a c t o ri nt h e m i d d e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i si ns a t s u m am a n d a r i nl e a v e si ns u m m e r t h ed e c r e a s ei n e l e c t r o nt r a n s p o r ta n dt h ei n c r e a s ei nr a t i oo fp h o t o i n a c t i v a t i o no fp h o t o s y s t e m 1 1w e r ef o u n d a tm i d d a yi ns u m m e r ，n o ti ns p r i n g a l lt h e s er e s u l t ss u g g e s t e dt h a td e c l i n eo fp h o t o c h e m i c a l e f f i c i e n c yr e s u l t i n gf r o mi n a c t i v a t i o n o fp s i ir e a c t i o nw a sa ni m p o r t a n tf a c t o ri n m i d 。d e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i su n d e rs u m m e rc o n d i t i o n s ，n o tu n d e rs p r i n gc o n d i t i o n s 2m i s t - s p r a yw a sa d o p t e da sa na l l e v i a t i v es t r a t e g yt oi n v e s t i g a t et h ee f f e c t so f s t o m a t a l i v 英文摘要 c o n d u c t a n c eq s ) o nm i d - d e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i si ns a t s u m am a n d a r i nl e a v e s d e p r e s s i o n si ng s p na n df v f mw e r ea l l e v i a t e db ym i s t - s p r a y i n gi ns a t s u m am a n d a r i n l e a v e sa tm i d d a y p h o t o i n a c t i v a t i o no fp s i ia t m i d d a y ，a c c u m u l a t i o n so fp e r o x i d ea n d d e g r a d a t i o no fd 1p r o t e i nw e r ea l s oa m e l i o r a t e di nm i s t s p r a y e dl e a v e s ，t h ep r o t o nm o t i v e f o r c e 伽刃a c r o s st h et h y l a k o i dm e m b r a n ei nm i s t s p r a y e dl e a v e sw a sm a i n t a i n e d ，w h i c h w a sb e n e f i tf o rt h eo p e r a t i o no fp h o t o s y n t h e t i ca p p a r a t u s i tw a sc o n c l u d e dt h a tl i m i t a t i o no f c 0 2 a s s i m i l a t i o nr e s u l t i n gf r o ml e a fs t o m a t a lc l o s u r ei n d u c e dt h ea c c u m u l a t i o no fh 2 0 2a n d d a m a g e dt h e p s i ir e a c t i o nc e n t e r s ，w h i c hr e s u l t e di nd e c r e a s eo fp s i ip h o t o c h e m i c a l e f f i c i e n c ya n dd e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i si n s a t s u m am a n d a r i nl e a v e sa tm i d d a yi n s u m m e r m o r e o v e r , m i s t s p r a y i n gw a sa l s ob e n e f i tf o rn o r m a lo p e r a t i o no fp h o t o s y n t h e t i c a p p a r a t u s 3 t h ec o m b i n e de f f e c t so fs t r o n gl i g h ta n dh i g ht e m p e r a t u r eo np h o t o s y s t e m si n s a t s u m am a n d a r i nl e a v e sw e r ea n a l y z e d 。f v f ma t t de l e c t r o nt r a n s p o r tr a t e ( e t r ) d e c r e a s e d i nt h el e a v e se x p o s e dt oc o m b i n e ds t r e s sw i t hs t r o n gl i g h ta n dh i g ht e m p e r a t u r e s i g n i f i c a n t d e g r a d a t i o nd i p r o t e i na n da c c u m u l a t i o no fh 2 0 2w e r ea l s of o u n da c c o m p a n y i n gw i t ht h e d e c r e a s e so f p m f a n da t pc o n t e n t t h ec o m b i n e de f f e c t sc a u s e dp h o t o d a m a g eo fp s l ib u tn o t p s i ，d e c l i n e do f t h er a t i oo fp s i it op s ia n di n h i b i t i o no ft h ec y c l i ce l e c t r o nf l o wa r o u n dp s i ( c z r p s i ) i nc o n c l u s i o n s ，t h ed e c r e a s eo fp h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c yi ns a t s u m am a n d a r i n l e a v e su n d e rc o m b i n e ds t r e s s e sw a sc a u s e d b y i n h i b i t i o no fe l e c t r o nt r a n s p o r ta n d d e g r a d a t i o no fd i p r o t e i nw h i c hr e s u l tf r o ma c c u m u l a t i o no fh 2 0 2 i na d d i t i o n ，s y n t h e s i so f a t pw a sl i m i t e db yt h ed e c r e a s eo fp m f r e s u l t i n gf r o mt h ei n h i b i t i o no fe l e c t r o nt r a n s p o r t r a t e ，w h i c hc o u l de x a c e r b a t et h ed e g r a d a t i o no fp s i ir e a c t i o nc e n t e r 4t h ec o n t r i b u t i o n so fd 1p r o t e i nt u m o v e ri np s i ip r o t e c t i o na g a i n s tp h o t o d a m a g ei n s a t s u m am a n d a r i nl e a v e su n d e rs t r o n g l i g h ti l l u m i n a t i o nw e r ee x p l o r e d i l l u m i n a t i o n s d e c r e a s ef v f m ，e t ra n ds t i m u l a t e d q pc o m p a r e dw i t hd a r k n e s s i l l u m i n a t i o n sa l s o s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e dt h e ( f i f o ) ( f p f o ) a n dd e c r e a s e dt h es l o p eo fit op ，w h i c hi n d i c a t e d t h ei n c r e a s eo fp s i ip h o t o i n a c t i v a t i o nr a t i o i nt h ep r e s e n c eo fl i n c o m y c i n ，f v f ma n de t r s i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e dc o m p a r e dw i t ht h el e a v e sf e dw i t hw a t e ri n s t e a d c o m p a r e dw i t h d a r k n e s s ，i l l u m i n a t i o ni n d u c e dt h ed e c r e a s eo fd 1p r o t e i na n dt h i sd e p r e s s i o nw a sm o r e s i g n i f i c a n ti nl i n c o m y c i nt r e a t e dl e a v e st h a nt h a ti nd a r k t r e a t e dl e a v e s a l lt h e s ef a c t s s u p p o a e dac o n c l u s i o nt h a tp h o t o i n h i b i t i o no fp h o t o s y n t h e s i si ns a t s u m am a n d a r i nl e a v e s w a sc a u s e db yi n a c t i v a t i o no fp s i ir e a c t i o nc e n t e rw i t hi n c r e a s eo fn e td e g r a d a t i o no fd l v 英文摘要 p r o t e i na n dt h er a p i dt u r n o v e ro fd 1 p r o t e i nu n d e rl i g h tp l a y e da ni m p o r t a n tr o l ei nt h e p h o t o p r o t e c t i o no f t h ep s i ir e a c t i o nc e n t e r ， k e yw o r d s ：c i t r u s ( c i t r u su n s h i um a r c ) ；m i d d a yd e p r e s s i o no fp h o t o s y n t h e s i s ；s t o m a t a l c o n d u c t a n c e ；h i g ht e m p e r a t u r e ；p h o t o i n h i b i t i o n ；p h o t o d a m a g e ；p h o t o s y s t e mi i v l 缩略词表 英文简写 a p n 1 c h l * 1 0 2 3 c h l * a l v p d a p x a q y a s a c a c a t 英文金称 缩略词表 p hg r a d i e n ta c r o s st h et h y l a k o i dm e m b r a n e s i n g l e t s t a t ee x c i t a t i o no fc h l o r o p h y l l s i n g l e to x y g e n t r i p l e t s t a t ee x c i t a t i o no fc h l o r o p h y l l a i r - t o - - l e a fv a p o rp r e s s u r ed i f i c i t a s c o r b i ca c i dp e r o x i d a s e a p p a r e n tq u a n t u my i e l d a s c o r b i ca c i d a m b i e n tc 0 2c o n c e n t r a t i o n c a t a l a s e c e f - p s i c y c l i ce l e c t r o nf l o wa r o u n dp s i c i d a b d c m u e d t a e t r f d f m f m f o f o f v f m i n t e r n a lc 0 2c o n c e n t r a t i o n 3 , 3 一d i a m i n o b e n z i d i n e 2 一( 3 , 4 一d i c h l o r o p h e n y l ) 一1 ，1 一d i m e t h y l u r e a e t h y l e n e d i a m i n e t e t r a a c e t i ca c i d e l e c t r o nt r a n s p o r tr a t e f e r r e d o x i n m a x i m a lf l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y m a x i m a lf l u o r e s c e n c ei nt h el i g h t i n i t i a lf l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y i n i t i a lf l u o r e s c e n c ei nt h el i g h t 中文名称 跨类囊体膜质子梯度 单线激发态叶绿素 单线态氧 三线激发态叶绿素 大气与叶片之间的水 汽压亏缺 抗坏血酸过氧化物酶 表观量子效率 抗坏血酸 环境c 0 2 浓度 过氧化氢酶 围绕光系统i 的循环 电子流 胞间c 0 2 浓度 3 ，3 一氨基联苯胺 二氯苯( 基) 二甲脲 乙二胺四乙酸 电子传递速率 铁氧还蛋白 最大荧光 光下最大荧光 初始荧光 光下初始荧光 m a x i m a l p h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c yo f 光系统i i 最大光化学 p h o t o s y s t e ml i v i i 效率 譬寸霭试 g - p o d g s h 2 0 2 h e p e s l h c i i m d a n b t 0 2 o e c p 6 8 0 p a g e p a r p c 0 p c r p h e o p m f p m s f p n p o d p p f d p q p r p s i p s i i p v d f p h o t o c h e m i c a le f f i c i e n c yo f p s i ii nt h el i g h t光系统i i 有效光化学 g u a i a c o lp e r o x i d a s e s t o m a t a lc o n d u c t a n c e h y d r o g e np e r o x i d e 产量 愈创木酚过氧化物酶 气孔导度 过氧化氢 4 - ( 2 - h y d r o x y e r h y l ) p i p e r a z i n e 1 r h a n e s u l f o n i c 4 一羟乙基哌嗪乙磺酸 a c i d l i g h t h a v e s t i n g a n t e n n a c o m p l e x e s i n 光系统i i 捕光色素蛋 p h o t o s y s t e mi i m a l o n d i a l d e h y d e n i t r ob l u et e t r a z o l i u mc h l o r i d e s u p e r o x i d er a d i c a l o x y g e ne v o l v i n gc o m p l e x p r i m a r ye l e c t r o nd o n o r s p o l y a c r y l a m i d eg e le l e c t r o p h o r e s i s p h o t o s y n t h e t i ca c t i v er a d i a t i o n p h o t o s y n t h e t i cc a r b o no x i d a t i o n p h o t o s y n t h e t i cc a r b o nr e d u c t i o n p h e o p h y t i n p r o t o nm o t i v ef o r c e p h e n y l m e t h a n e s u l f o n y lf l u o r i d e n e t p h o t o s y n t h e t i cr a t e p e r o x i d a s e p h o t o s y n t h e t i cp h o t o nf l u xd e n s i t y p l a s t o q u i n o n e p h o t o r e s p i r a t i o nr a t e p h o t o s y s t e mi p h o t o s y s t e mi i p o l y v i n y l i d e n ef l u o r i d e 白复合体 丙二醛 氯化硝基四氮唑蓝 超氧自由基 放氧复合物 原初电子供体 聚丙烯酰胺凝胶电泳 光合有效辐射 光合碳氧化 光合碳还原 脱镁叶绿素 质子动力势 苯甲基磺酰氟 净光合速率 过氧化物酶 光合光子通量密度 质体醌 光呼吸速率 光系统i 光系统i l 聚偏二氟乙烯 一 ! 重! 墨主生塞一 - _ - _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ - _ - _ _ 一一一 p v p q a q b n p q q p r o s r u b i s c o r u b p s d s s o d t e m e d t r i s t y f t y r z v p d o p s u p o l y v i n y l p y r r o l i d o n e 聚乙烯基吡咯烷酮 q u i n o n e a 质体醌a q u i n o n eb 质体醌b n o n ，p h o t o c h e m i c a lq u e n c h i n g 非光化学猝灭系数 p h o t o c h e m i c a lq u e n c h i n g 光化学猝灭系数 r e a c t i v eo x y g e ns p e c i e s 活性氧分子 r i b u l o s e 一1 ，5 b i s p h o s p h a t e 1 ，5 一二磷酸核酮糖羧 c a r b o x y l a s e o x y g e n a s 化加氧酶 r i b u l o s e 1 ，5 b i s p h o s p h a t e 1 ，5 一二磷酸核酮糖 s o d i u md o d e c y is u l f a t e 十二烷基硫酸钠 s u p e r o x i d ed i s m u t a s e 超氧化物歧化酶 n , n ，n t n ，t e t r a m e t h y i e t h y j e n e d i a m j n e 四甲基l - - 胺 t r i s ( h y d r o x y m e t h y l ) a m i n o m e t h a n e 三羟基氨基甲烷 t y r o s i n e 酪氨酸 r e d o x - a c t i v et y r o s i n e 1 6 0o nd 1p o l y p e p t i d ed 1 蛋白上第1 6 0 位 v a p o rp r e s s u r ed i f i c i t q u a n t u me f f i c i e n c yo ff s i i 的酪氨酸残基 水汽压亏缺 光系统i l 量子产量 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：南只是磊 签字日期： 圳艿年多月6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝鎏盘堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：调是君 导师签名：渺锄司 签字日期：卅障6 月6 日 签字日期：勿阴缪，年参月7 日 致谢 致谢 五年的研究生生涯马上就要结束了，心中感慨万千。值此博士论文完成之际，我 谨向所有给予我帮助和关心的人们，表示最为衷心的感谢。 本研究在沈允钢研究员和郭延平老师两位导师的悉心指导下完成，能同时得到两 位导师的指导是我莫大的荣幸。在博士研究阶段我有幸得到沈允钢院士的指导。沈先生 渊博的学识、活跃的思维、高屋建瓴的学术思想、谦虚严谨的科学态度、和蔼可亲的长 者之风都给我留下深刻的印象。他始终以强烈的责任感指导学生的学习和科研，参与科 学的实践和普及，关注生产的发展，这些都是我应该在工作中努力的方向。 五年来，我自始至终得到郭老师的指导和支持。他踏实严谨的治学态度、清晰开 阔的研究思路，日常科研工作中的勤奋、耐心、谦虚谨慎我均亲身感受并留下了深刻的 印象郭老师在学业上的弓1 导教诲，在生活上的细致关怀我将铭记终身。 本研究从论文的选题，试验设计，研究到撰写每一个环节，无不凝聚着两位导师 的心血和智慧，在此，我谨向两位导师表示衷心的感谢。 特别感谢中国科学院上海植生所光合作用实验室的黄继荣研究员，米华玲研究员， 顾检本老师，李德耀老师和赵海英老师在实验中给予的热心帮助和指导。感谢程建峰老 师在论文写作方面给予的悉心指导。非常感谢胡芬红同学教会了我蛋白印迹等实验技 术，感谢吴彦霞和徐敏葡学在毫秒廷迟发光和p 7 0 0 测定上给予热心的指导和交持。 感谢本实验室的郑洁和徐建旭同学，在实验和生活上给予无私的帮助，感谢你们 陪我度过研究生生涯中最值得怀念b 子。感谢本实验室已经毕业的徐凯老师，曾光辉， 刘辉，彭燕同学的指导和帮助。特别感谢金松恒博士和师恺博士耐心地教会了我使用 l i c o r - 6 4 0 0 ，这为我以后的实验提供了极大的帮动，感谢滕元文老师，柒明良老师等果 树所所有老师的细心教导和帮助，感谢果树所所有同学在这五年中给予的关怀和帮助。 感谢石乐娲，王辉，郑小艳，刘成科，武贝商学在生活中给予的关心和帮助。 最后，感谢父母的养育之恩，感谢家人对我不断求学的理解，支持和鼓励。亲情 和家庭的温暖是我奋斗和前进的力量源泉， 胡美君 2 0 0 8 年4 月于华家池畔 浙江大学博士学位论文( 2 0 0 8 ) 前言 第一章前言 光合作用是地球上最重要的化学反应。它是植物将太阳能转换为化学能并利用它把 二氧化碳、氮和水等无机物合成有机物同时释放氧气的过程。作为规模最大的生物合 成过程，它由三个基本阶段构成：原初反应，同化力形成和碳同化( 许大全，2 0 0 2 ) 。 正常条件下，p s i i 反应中心裂解h 2 0 产生的电子，经一系列电子传递体传递，最终形 成为c 0 2 同化提供能量的同化力即n a d p h 和a t p ，这需要几十个复杂的反应步骤才 能完成( 图1 1 ) ( t a i z 和z e i g e r ，2 0 0 6 ) 。 光是光合作用进行所必需的“驱动力”。光照不足会造成同化力的短缺而限制光 合碳同化，而且还会由于光合作用关键酶没有充分活化丙限制光合机构的运转。但是， 很多情况是植物光合机构吸收的光能超过光合作用所利用的数量而引起的光合作用活 力下降，这种现象被称之为“光抑制”。光抑制现象在植物界中普遍存在，它通常以 p s i i 的光化学效率( f v f m ) 和光合碳同化下降为特征( p o w l e s ，1 9 8 4 ) 。其他胁迫因 子，如营养或水分亏缺、高温或低温等，会加剧植物的光抑制( m u r a t a 等，2 0 0 7 ) 。 在自然界中，由于环境复杂多变，植物经常面临多种环境胁迫，如在炎热的夏季， 植物经常同时受到高温和强光的双重胁迫。植物对同时存在的多神胁迫的响应是一个 非常复杂的问题，因为多种胁迫因子综合在一起能够产生加强，重叠或拮抗效应 ( o s m o n d 等，1 9 8 6 ) 。在夏季，植物经常受到高温胁迫，大部分c 3 植物的光合最适 温度在2 0 3 5 ( s c h r a d e r 等，2 0 0 7 ) 。高温会加剧水分胁迫的不利影响，如干旱伴 随着高温对光合作用的影响远大于干旱或高温单因子造成的影响( m i t c h e l l 等，2 0 0 5 ； 柯世省和金则新，2 0 0 8 ) 。柑橘在夏季的光合最适温度为2 2 3 0 。c ( m e d i n a 等，2 0 0 2 ； g u o 等，2 0 0 6 b ) 。受温室效应影响，亚热带地区夏季气温经常达到4 0 ( 2 以上，而且持 续时间较长，而光合作用是植物对高温最为敏感的生理反应之一( b e r r y 和b j 6 r k m a n ， 1 9 8 0 ) 。因此，分析研究植物光合作用对高温的响应机制，并采取相应的措施加以保 护，有助于提高光合代谢系统乃至整个植物对光强和温度双重胁迫的抗性。因此，多 种胁迫对植物的伤害和植物对多种胁迫环境的响应机制的研究已越来越受到研究者的 重视。在众多的不利因子中，光强和温度对植物的影响是一个重要的生理生态研究领 域，尤其强光和高温对山地种植的重要经济作物的影响不可低估。 浙江大学博士学位论文( 2 0 0 8 ) 前言 图1 1 在类囊体膜上进行电子和质子线性传递的四种蛋白复合体 f i g u r e1 1t h e t r a n s f e ro fe l e c t r o n sa n dp r o t o n si nt h et h y l a k o i dm e m b r a n ei s c a r r i e do u tv e c t o r i a l l yb yf o u rp r o t e i nc o m p l e x e s ( t a i za n dz e i g e r , 2 0 0 6 ) l 植物光合作用的光抑制 在一百多年前，光抑制现象就引起了科学家们的注意( a d i r 等，2 0 0 3 ) 。1 9 5 6 年， 荷兰学者k o k 首次使用“光抑制”( p h o t o i n h i b i t i o n ) 这个术语( 1 9 5 6 ) 。近年来，随 着对光抑制研究的不断深入( a l l a k h v e r d i e v 等，2 0 0 5 b ；a d a m s 等，2 0 0 6 ；w a t k i n s 等， 2 0 0 6 ) ，人们对光抑制的认识也不断提高( s t r i z h 和n e v e r o v ，2 0 0 7 ；t a k a h a s h i 等，2 0 0 7 ； d u a n 等，2 0 0 8 ) 。 关于光抑制的定义，o s m o n d ( 1 9 9 4 ) 提出：引起光合作用能量使用效率降低的一 切过程，包括可逆的和不可逆的、短期的和长期的，均可称为光抑制。他认为可根据 弛豫时