研究發現水水循環對被子植物的調控作用—新聞—科學網

2020-11-22 科學網

 

近期，中科院昆明植物所研究員張石寶團隊對被子植物適應波動光強的光合調控策略開展了深入的研究，國際上首次揭示了水水循環在波動光強下的重要調控作用。相關研究結果分別發表於《環境與實驗植物學》《植物科學》和《生物化學與生物物理學學報—生物能源學》。

根據光合作用理論模型，環式電子傳遞和水水循環這兩種替代電子傳遞途徑都可以保護被子植物的光系統I活性免受波動光強的損傷。一直以來，環式電子傳遞介導的跨類囊體膜質子梯度的形成被認為是被子植物適應波動光強的主要調控機制，但關於水水循環在被子植物適應波動光強中的調控作用鮮有報導。

研究團隊在對模式植物擬南芥的研究中發現，在光強突然增加的前20秒內，葉綠體並不能建立充分的跨類囊體膜質子梯度，進而導致過剩的電子從光系統II傳遞到光系統I，引發活性氧自由基的產生並造成光系統I損傷。雖然光系統I反應中心的過度還原會激發環式電子傳遞，但這仍然無法避免擬南芥光系統I發生損傷。由於擬南芥的水水循環活性很低，這一結果仍然不能排除水水循環在波動光強中的調控作用。

基於前期在華東山茶中發現水水循環是其適應強光脅迫的重要策略，研究人員對華東山茶開展了進一步研究，發現水水循環能夠快速將光系統I處過剩的電子傳遞給氧氣以解除光系統I的過度還原態，進而保護光系統I活性免受波動光強的損傷。進一步的研究發現，在波動光強中，水水循環是一種比環式電子傳遞更為高效的光保護策略，這一新機制隨後又在景天酸科植物落地生根中被證實。

然而，水水循環這一保護策略存在種間差異。例如，在對野生高盆櫻桃的研究中發現，水水循環的作用並不明顯。這些研究結果表明，被子植物適應波動光強的光合調控策略存在多樣性與複雜性。

論文相關連結：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0098847218318148

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168945219304935

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272818306704

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272819300398

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0005272819301185

 

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