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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7 磷充足和磷饥饿条件下, 威氏海链藻和假微型海链藻的PSII光失活功能截面(σi)和光系统II (PSII)修复速率(RPSII)的变化(平均值±标准差)。不同小写字母表示不同物种、处理之间差异显著(p < 0.05)。
正文中引用本图/表的段落
通过计算σiRPSII, 发现磷充足时, 假微型海链藻的σi要比威氏海链藻高20%, 说明其更易受到高光损伤, 然而假微型海链藻也具有较高的RPSII。磷饥饿条件下威氏海链藻细胞σi显著提高, 比磷充足条件下升高; 而假微型海链藻σi在磷充足和磷饥饿条件下无显著变化(图7)。
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