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OJIP、QA再氧化、Kautsky分析Cd對擬南芥光合作用的影響

瀏覽次數(shù):2532 發(fā)布日期:2020-12-21  來源:北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司
葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)—OJIP、QA再氧化、Kautsky分析Cd對擬南芥光合作用的影響
葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)(Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng))主要用于區(qū)分光化學(xué)非光化學(xué)反應(yīng),獲得光化學(xué)效率等參數(shù)。而快速葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)(OJIP)則主要用以獲取與光系統(tǒng)(PS)尤其是光系統(tǒng)(PSⅡ)和電子傳遞元件的結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)的信息,如量子產(chǎn)率、PSⅡ受體到PSⅠ電子傳遞效率、光反應(yīng)中心活性等。QA再氧化取決于QB接受電子的能力以及質(zhì)體醌庫的氧化還原狀態(tài),更針對性地研究光化學(xué)反應(yīng)過程中QA-QB-PQ的電子傳遞狀態(tài)。
Küpper等科學(xué)家采用Fluorcam葉綠素?zé)晒獬上、FKM多光譜熒光動態(tài)顯微成像技術(shù),通過OJIP、QA再氧化、Kautsky成像等測量方法,開展一系列實驗,分析在Zn/Cd影響下,擬南芥不同葉齡、不同部位的光合生理指標(biāo)變化,從宏觀和顯微角度,在組織、細(xì)胞水平上更深入地研究了Cd毒性對擬南芥光合作用的影響。結(jié)果表明,從光合作用的異質(zhì)抑制可以明顯看出不同組織對鎘的敏感性不同。
 

Fluorcam葉綠素?zé)晒獬上馣autsky誘導(dǎo)效應(yīng)測量結(jié)果: Cd處理組葉肉與葉脈之間最大光量子產(chǎn)量Fm、光系統(tǒng)飽和度(Fp-Fs)/Fp的差異比不同葉齡間的差異更明顯。另外,葉片的實際光量子效率ΦPSⅡ顯著受Cd毒性抑制,而NPQ則仍維持在較高水平。Cd毒性明顯抑制了PSⅡ的運(yùn)行效率。
 

Fluorcam葉綠素?zé)晒獬上馩JIP快速熒光動力學(xué)測量結(jié)果:OJIP曲線反映Cd誘導(dǎo)F0的增加,且葉脈中的F0變化程度更大,Cd影響下,曲線J-I相變平、J-P相熒光上升幅度變小。OJIP成像直觀顯示葉片光合狀態(tài)異質(zhì)性以及光合作用對不同濃度Cd毒性的響應(yīng),Cd毒性導(dǎo)致光合電子傳遞效率下降。結(jié)果表明,葉脈比葉肉細(xì)胞對Cd毒性更敏感,光合反應(yīng)的受抑制程度與Cd濃度呈線性關(guān)系。反映出Cd毒性對PSⅡ、PSⅡ到PSⅠ的逐步抑制。
 
左1:OJIP快速熒光淬滅動力學(xué)曲線(control:10μM Zn,Cd:50μM Cd處理2月)
左2:葉肉OJIP熒光參數(shù);左3:葉脈OJIP熒光參數(shù)
 
 
OJIP熒光成像參數(shù)(control:10μM Zn,Cd15:15μM Cd處理2月,Cd75:75μM Cd處理2月)
ΦPo:PSⅡ原初光化學(xué)反應(yīng)的最大光量子產(chǎn)量;  ΦET2o:QA到QB的電子傳遞量子產(chǎn)量;
ΦRE1o:到PSⅠ的電子傳遞量子產(chǎn)量;        Jabs/RC:單位反應(yīng)中心吸收的光量子通量

FKM多光譜熒光顯微成像QA再氧化測量結(jié)果:PSII反應(yīng)中心被逐步抑制,QA、QB之間以及進(jìn)一步向PSI受體的電子傳輸?shù)牧孔赢a(chǎn)率降低,均與降低QA再氧化的動力學(xué)和降低PSII的運(yùn)行效率相關(guān)。隨著Cd濃度增大,快相和慢相QA再氧化產(chǎn)率下降,進(jìn)一步證明了Cd毒性導(dǎo)致電子傳遞受損。
 

葉肉細(xì)胞FKM多光譜熒光顯微成像Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)測量結(jié)果:Zn對照組葉肉細(xì)胞的Fm、Fv/Fm等參數(shù)細(xì)胞間大小均勻,而Cd處理組部分細(xì)胞受到了明顯毒性抑制。Cd毒性在細(xì)胞水平的影響具有明顯異質(zhì)性。
 
 
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參考文獻(xiàn)
1. Filis Morina , Hendrik Küpper. Direct inhibition of photosynthesis by Cd dominates over inhibition caused by micronutrient deficiency in the Cd/Zn hyperaccumulator Arabidopsis halleri [J]. Plant Physiology and Biochemistry,2020
2. Küpper, H., Benedikty, Z., Morina, F., et al. Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging[J]. Plant Physiology, 2019
發(fā)布者:北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司
聯(lián)系電話:18210150760
E-mail:sales@eco-tech.com.cn

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