多种因素对光合作用途径的影响

1、多种因素对光合作用途径的影响多种因素对光合作用途径的影响生工05级一班 郑勇 050601033摘要:光合作用是地球上所有能量的来源光合作用不仅受光照强度温度 CO2浓度等生态因素的影响。还受稀土元素矿质元素含氮量等多种因素的影响。b5E2RGbCAP关键词:光合作用，稀土元素，矿质元素，盐胁迫正文:绿色植物叶肉细胞的叶绿体吸收光能，利用水和二氧化碳合成糖类等有机化 合物，同时放出氧的过程称为光合作用。光合作用是植物产量形成的基础，光合作用 除了受光照、温度、二氧化碳等生态因子影响外，还受到矿质营养，稀土元素，盐胁 迫等多种因素的影响 plEanqFDPw一稀土元素对光合作用的影响1稀土元素对

2、叶绿素形成及叶绿素a,b比值的影响高等植物中叶绿素（包括叶绿素a，b）是捕光色素，捕光色素越丰富，吸收的，生成碳水化合物越多，越有利于植物光能越多，通过叶绿素利用光能还原C02组织建成。从叶绿素的a,b比来看，稀土元素使叶绿素a的含量增加，而部分稀土元素引起叶绿素b的含量下降。因此植物叶内叶绿素含量比对照增加了，但叶绿素的 a,b 值无明显影响。DXDiTa9E3d2稀土元素对叶绿体结构的影响稀土元素不仅影响叶绿素的形成，也影响叶绿体的超微结构。叶绿体是绿色植物 进行光合作用的器官，具有基粒膜和间质膜，基粒膜在叶绿体内有规则地排列成基粒堆。储钟稀等研究了生长在含有CeC13养液中的黄瓜植物，发

3、现其叶绿体的基粒堆明显减少，间质膜的比例增加，并含有大的淀粉粒，具有明显的阳生植物特征，铈改变 了叶绿体的正常结构。稀土元素具有未充满的 4f 电子层结构，并由此产生多种多样的 能级，因此，铈之所以能使黄瓜叶绿体的结构发生改变，具有明显的阳生植物特征可 能是由于叶片中的铈具有光和磁的作用。但铈能促进植物的光合作用，铈对叶绿体超 微结构的影响及其与功能的关系还有待深入研 究。而沈博礼等研究认为稀土镧农用浓 度对光合磷酸化的偶联机构和叶绿体的光合膜影响不大。 Dwight 等认为稀土离子可与Mg竞争，取代Mg从而改变叶绿体结构并影响叶绿素合成。1 RTCrpUDGiT二 矿质元素对光合作用的影响1

4、 叶片中氮素含量与光合作用的关系植物叶片光合作用强烈地依赖于单位面积叶片的氮含量。在光照充足的情况下， 叶片的氮含量与光合能力呈正相关，其最直接的原因是卡尔文循环和类囊体所含的蛋 白质占据叶蛋白的绝大部分，叶片氮比例的增加也会相应增加 Rubisco 的含量，后者 又与C02同化速率呈正相关。低光照的条件下，随着氮含量的增高，光合的增量却很 有限。如果通过调节氮可以控制光合作用，那么获取氮的能力将 5PCzVD7HxA 是植物地上部分生长的主要决定因子。对不同的种、不同的叶龄、不同的氮有效性和光照水平的研究表明，单片叶子在光饱和的条件下，净光合速率与氮的含量呈正比例关系 (Field1 989

5、,Fi eld&Mooney 1983) ，因此，不难理解，植物叶片中的氮含量会直接影响光合能力。最明显的例子是Rubisco，它是碳三植物固定C02的原初酶和碳三及景天酸循环低固定的最终固定酶。但是氮这种制约作用的程度往往与光和周围 co2 浓度以及氮在各组分的分配密切关系，与阳性植物相比，阴性植物投向 Rubisco 的比例适当减少，更多的是用于光截获，以补偿在阴生环境内对于C02浓度而言更加稀少的光资源。 2 jLBHrnAILg2 磷对光合作用的影响A 缺磷影响同化力的形成。缺磷植株照光后叶片中的 ATP和NADP明显下降，低磷叶片中 ATP含量低主要是腺 苷酸积累量的下降所致

6、 H。对离体叶绿体的研究表明，Pi缺乏使ATP合成下降是由于限制了类囊体膜上 ATP合成酶活性，降低介质中的 Pi浓度会使离体叶绿体能化下降和 间质酸化，类囊体膜上 CF1 CFO偶联因子）复合物的H泄漏是Pi浓度低时类囊体能 化降低和间质酸化的另一主原因，Pi浓度低使间质pH下降将影响卡尔文循环的更新，pH梯度下降使得ATP合成酶失活。XHAQX74J0XB缺磷影响卡尔文循环中酶的活性及RuBP的再生。是RuBP梭化酶梭化的先决条件，在低磷条件下，叶片中可溶性蛋白、PiRubisco含量及活力都低于正常供磷的对照。低磷降低CO2同化还与Rubisco以外的因素有关。磷供应对光合的影响主要通过

7、影响RuBP的再生，低磷影响RuBF再生是由于影响了由TP形成RuBP过程中关键酶的活性，这个酶就是RuSP激酶，它的初始活力在缺磷时降低了 34, o此外，缺磷时叶绿体中淀粉合成多，从而减少了TP在RPP途径中的循环也是导致 RuBP再生减少的一个原因 。另外，缺磷严重影响光合产物从叶片 中输出。在碳水化合物代谢中，许多物质都必须首先进行磷酸化作用，磷控制碳水化 合物的代谢。光合产物迅速地从叶片输出是保证叶片保持正常光合功能的一个重要条 件，研究表明光合产物的输出对光合作用速率有反馈的作用，光合产物的运输离不开 磷。在饱和光下光照 8h，低磷处理的甜菜叶片光合速率下降35,，而新固定的碳从叶

8、片中输出的速率下降了 87, ，给缺磷植株的叶片喂 Pi 后，碳输出速率明显提高。LDAYtRyKfEC 镁对光合作用的影响镁是叶绿体正常结构所必需的成分，是叶绿素的重要组成成分，处于叶绿素分子 结构的中心位置，是植物光合作用的核心。镁对维持叶绿体的结构有重要作用，适当 浓度的镁，不仅可使基粒片层和基质片层界限分明，垛叠有序，而且基粒类囊体膜之 间垛叠更加紧密。一旦缺镁，叶绿体结构受到破坏，松散成各种状态，基粒数下降， 被膜损伤，类囊体数目下降，而基粒的垛叠意味着捕获光能机构的高度密集，有利于 光合膜色素间的能量传递，高效利用所吸收的光量子并迅速地把它们转化为化学能， 在叶绿体内膜系统中维持一

9、定的阳离子浓度仅是诱导类囊体膜垛叠成为基粒的重要条 件 。镁对类囊体膜的主要作用是在分子水平上维持天然色素、作用中心和膜的一定构 象，维持了电子载体之间的密切关系，以保证光能的有效吸收、传递和转化，镁对光 合效率的影响基于叶绿体中色素含量的提高，叶绿素 a 是光合作用的主要同化色素。 叶片缺镁，一方面能阻碍叶绿素的形成，另一方面，也能促进叶绿素的分解而降低含 量，甚至使叶绿素失绿，并最终失去光合作用能力。镁几乎是所有能活化磷酸化过程 的酶的辅助因素，从而促进光合作用。Mg可以活化RCTBF梭化酶，促进C02固定和同化，也是叶绿体基质 Zzz6ZB2Ltk果糖 1， 6一二磷酸脂酶和景天庚酮糖一

10、 1， 7一二磷酸脂酶的活化剂 Mg 的一个关 键作用是活化核酮糖二磷酸羧化酶 （RuDPase），光激发使Mg进入叶绿体基质交换H， 从而为RuD（Pase提供了适宜的条件，Mg对C02的同化作用及与之相关过程的有益效 应，可能是活化 RuDPase的结果。Mg对光合作用的影响主要表现在对RuBF羧化酶的调PSII 和 PSI控作用，该酶和 Mg结合增加了它对底物 CO2的亲合力及最大反应速率，促进了叶片对 C02的同化和光合作用的正常进行。镁在对光合作用上的影响还由于镁对之间激发能的分配的调节，使叶绿体两个光系统之间的激发能分配迅速达到平衡，而 这种平衡是植物维持高的光合效率所需的内部状态

11、， Mg 提高了 PSII 相对荧光，降低 了 PSI 相对荧光，既提高了 PSII 活性和原初光能转化效率，有利于植物叶片把所捕获 的光能转化为生物化学能，为光合碳同化提供充足的能量。 3 dvzfvkwMI1三 S 及其化合物对植物光合作用的影响S及其有关化合物的响应与处理的浓度和时间有关。许多情况下，高浓度SO2或低浓度长时间对植物处理都会抑制光合作用。然而，低浓度S02短时间的处理，常常可以促进植物净光合作用速度的增加。 rqyn14ZNXI很多研究表明，高浓度 SO2或低浓度长期处理对植物的净光合速率有降低作用， 并能造成植物生长和产量大幅度降低。 EmxvxOtOco人们发现低浓度

12、SO2可以促进植物产量的增加。而且，许多研究都表明低浓度SO2能够提高植物的净光合速率。在一细胞和叶绿体为材料的离体实验中，人们发现SO2可以提高植物的碳同化速率。 4 SixE2yXPq5四 盐胁迫对光合作用的影响 （ 盐胁迫对 PSII 和 PSI 电子传递速度的影响 ） 盐胁迫下， PSII 电子传递速度随着盐处理浓度的增加而逐渐下降 ; 而 PSI 的电子传 递速度逐渐上升。 PSII 电子传递速度的下降原因可能以下几种 : 6ewMyirQFLa 盐胁迫损害了放氧复合体的功能，从而使放氧复合体向 PSII 反应中心提供电子 的数量减少。b盐胁迫阻断从QA向Qb的电子传递。C 盐胁迫使 PSII 的电子传递链的成分减少。 5参考文献1 刘笑乐 . 稀土元素对光合作用影响的研究进展 . 山西建筑报， 2007，33(12): 339-3412 李红心 . 叶片氮素含量对水曲柳幼苗光合作用的影响 . 东北林