光合作用的光抑制现象的理解

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教育光抑制 |
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学生问题:在试题中,光照强度增强光合速率增加,但为什么增加到一定程度后,反而光合速率下降?也就是说,为什么会出现光抑制现象?
光抑制指的是光能超过光合系统所能利用的数量时,光合功能下降的现象。
一、研究简史
20世纪80年代中期,叶绿素a荧光技术应用到光抑制研究中,极大地推进了其发展。这一发现使人们对光抑制的机理有了新的认识,打破了光抑制就是PSII反应中心破坏的传统观念,确立了光抑制的机理中包含着耗散过剩光能的光保护机制运转的重要地位,为90年代以光保护机制为主的光抑制机理研究奠定了基础。
二、类型
动态光抑制和慢光抑制。
动态光抑制是由于适度过量的光照引起碳同化量子效率下降,但最大光合速率保持不变。它的发生是由于吸收光的能量以热能的形式散失,导致量子效率的下降。
慢光抑制是由过度过量的光照引起的,过渡光照破坏了PSII反应中心,降低了量子效率和最大光合速率。
三、机理
目前所建立的植物光合机构吸收的光能超过其利用的量时,过剩的光能引起光能转化效率的下降,是普遍接受的光抑制定义,它包括了光保护和光破坏两方面,主要表现为PSII的光化学效率和光合效率的降低。
在自然条件下,晴天中午植物上层叶片常常发生光抑制,当强光和其他环境胁迫因素(如温度、高温和干旱等)同时存在,光抑制加剧,有时即使在中、低光强也会发生。植物本身对光抑制有一定程度的保护性反应。例如,叶子运动,调节角度去回避强光;叶绿体运动以适应光照强弱。又如,小麦幼苗在强光下,叶绿体中的捕光叶绿素a/b蛋白复合体含量低于生长在弱光的;而负责将光能转化为化学能的反应中心复合体含量,则前者高于后者。