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磷饥饿下硅藻光系统II光化学反应及其对高光强的响应
刘海燕, 臧纱纱, 张春霞, 左进城, 阮祚禧, 吴红艳
植物生态学报    2023, 47 (12): 1718-1727.   DOI: 10.17521/cjpe.2022.0448
摘要   (360 HTML86 PDF(pc) (1352KB)(326)  

海洋暖化导致海水上部混合层变浅, 使营养盐限制情况加剧, 也导致硅藻接收到的阳光辐射量增加。高光及营养盐限制的双重胁迫会影响硅藻的光合产量。该研究主要探索硅藻应对磷饥饿及高光胁迫的光合生理调控, 以进一步了解海洋环境变化对硅藻光合作用的影响。将体积不同的假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana)和威氏海链藻(T. weissflogii)在磷饥饿条件下培养, 监测其光系统II (PSII)功能变化, 并将其置于高光强下, 研究其光合生理响应。结果表明: 磷饥饿条件下, 体积较小的假微型海链藻PSII活性逐渐下降, 从与D2蛋白结合的质体醌QA-到与D1蛋白结合的质体醌QB的电子传递效率降低, 单位反应中心捕获的用于电子传递的能量下降, 并诱导产生非光化学淬灭, 而体积较大的威氏海链藻则能够维持较长时间的PSII活性; 假微型海链藻在磷充足条件下相比威氏海链藻具有较高的PSII光失活功能截面(σi)值, 易发生光抑制, 但同时也具有高的PSII修复速率, 磷饥饿对其光抑制敏感度无显著影响, 而威氏海链藻在磷饥饿条件下的σi显著升高, 其对高光强的耐受能力显著降低。在营养盐限制及辐射水平增强情况下, 体积较大的威氏海链藻可能倾向于分布在真光层的下部海域。该研究表明海洋环境变化可能会改变不同粒径硅藻的生态位, 并影响其初级生产力。



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图5 磷充足及磷饥饿条件下威氏海链藻和假微型海链藻响应高光强的光系统II (PSII)最大光化学效率(Fv/Fm)变化(平均值±标准差)。
正文中引用本图/表的段落
在高光强照射下, 硅藻细胞的PSII活性受到抑制, Fv/Fm随着在高光照下暴露时间的延长而降低(图5)。磷充足条件下, 在120 min的高光照射后, 威氏海链藻和假微型海链藻细胞的Fv/Fm分别下降到初始值的82.1%和74.6%, 将藻细胞转移到生长光下30 min后, 分别恢复到初始值的90.5%和90.6%。然而, 磷饥饿会加剧高光的抑制作用。高光处理120 min后, 威氏海链藻和假微型海链藻的Fv/Fm分别下降到初始值的48.0%和52.0%, 此后转移至生长光强60 min内恢复到初始值的67.4%和83.0%。
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