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研究表明DUAL-KLAS-NIR可監(jiān)測到C3植物中圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞
日期:2019-08-28 20:28:19

德國WALZ公司首席科學家,PAM熒光測量技術(shù)發(fā)明人,烏茲堡大學教授Ulrich Schreiber,在多種實驗條件下監(jiān)測鐵氧還蛋白比吸收率變化,研究證實利用DUAL-KLAS-NIR可在C3植物中監(jiān)測到圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞。

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四通道動態(tài)LED陣列近紅外光譜儀DUAL-KLAS-NIR,是德國WALZ公司于2016年推出的一款光合作用研究設(shè)備,可同步監(jiān)測光合生物的PSI活性(P700)、PSII活性(葉綠素熒光)、PC(質(zhì)體藍素)與Fd(鐵氧還蛋白)的氧化還原過程,同時可監(jiān)測全葉綠素a熒光(wholeleaf Chl a fluorescence, 波長>760, 540nm激發(fā))。


本研究在活體Fd,P700和PC在近紅外區(qū)域(NIR,780-1000nm)測量的基礎(chǔ)上,提出了新的測量方法。該方法將測量集中在暗-光,光-暗轉(zhuǎn)換過程中,此時Fd表現(xiàn)出最大的氧化還原狀態(tài)變化。暗適應后,中度光強誘導的Fd信號變化過程與葉綠素熒光誘導的Kautsky效應相平行,且兩種信號都會受到O2去除的影響,表現(xiàn)出類似的效應。


在光激活線性電子傳遞(LET)前,短光脈沖誘導的一種快速類型的Fd再氧化現(xiàn)象,可反映PSI環(huán)式電子傳遞(CET)。與C3植物相比,這一現(xiàn)象在C4植物中表現(xiàn)得更為明顯。短光脈沖之后Fd再氧化的速率可反映光激活的線性電子傳遞,其在很低的光強下即出現(xiàn),并緩慢逆轉(zhuǎn)(半衰期約20 min)。


照射強遠紅光(FR,740 nm)會展現(xiàn)PSI的兩個部分,PSI(線性電子傳遞)和PSI(環(huán)式電子傳遞),其與Fd在關(guān)閉遠紅光后的再氧化及P700和PC間的表觀平衡常數(shù)存在差異。Fd氧化和P700與PC還原的平衡信息為識別環(huán)式電子傳遞提供了關(guān)鍵信息。


對C4植物玉米與C3植物向日葵和長春藤的比較研究,得出結(jié)論:兩種類型的PSI不僅存在于C4植物(葉肉細胞和維管束鞘細胞)中,也同樣存在于C3植物(基粒末端膜和基質(zhì)片層)中。


DUAL-KLAS-NIR為光合作用開辟了一個全新的研究領(lǐng)域,實時顯示P700,PC和Fd在活體材料中的氧化還原狀態(tài),在線解卷積氧化還原信號。實現(xiàn)PS I及其供體側(cè)和受體側(cè)氧化還原動力學的同步測量,解構(gòu)它們與光系統(tǒng)I的復雜相互作用,深入探究圍繞PS I的環(huán)式電子傳遞。該設(shè)備的推出為活體條件下研究PSI開啟了新紀元。

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