2019年10月(yue)16日，Plant and CellPhysiology雜志在線發表日本東京大學理(li)學院生(sheng)物科學系Masaru Kono的最新研究成果文章(zhang)：遠(yuan)紅光(guang)在波(bo)動光(guang)的弱光(guang)階(jie)段加速光(guang)合作用(yong)(Far-Red Light Accelerates Photosynthesis in the Low-LightPhases of Fluctuating Light)。
之(zhi)前大量研(yan)究表明，遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（FR；>700 nm）可以(yi)(yi)驅動(dong)(dong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)系(xi)統I（PSI）光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)化學反應，但是(shi)關于遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合作用性能的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響卻很少關注(zhu)。在(zai)(zai)上(shang)述研(yan)究中(zhong)，研(yan)究人(ren)員向擬(ni)南(nan)芥(jie)葉片照射的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)動(dong)(dong)紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（FL）中(zhong)添(tian)加遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)FR，研(yan)究擬(ni)南(nan)芥(jie)葉片在(zai)(zai)上(shang)述光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)質組(zu)合下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合作用。具體操作為，在(zai)(zai)適(shi)當(dang)強度的(de)(de)(de)(de)(de)遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)背景下(xia)，用800/30μmolm-2s-1高光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)/低(di)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)（HL / LL）的(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)動(dong)(dong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)FL交替照射光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)活化的(de)(de)(de)(de)(de)擬(ni)南(nan)芥(jie)葉片10-15分鐘。從(cong)高光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)向低(di)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)過度時，有(you)遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)作為背景的(de)(de)(de)(de)(de)擬(ni)南(nan)芥(jie)葉片CO2同化速率(lv)明顯高于沒有(you)遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)(zai)穩態條(tiao)件下(xia)和(he)波(bo)動(dong)(dong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)高光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)期，FR對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)合作用的(de)(de)(de)(de)(de)促進作用很小。從(cong)電致變(bian)色（ECS）吸(xi)收位移的(de)(de)(de)(de)(de)暗弛(chi)(chi)豫動(dong)(dong)力學（DIRK）估(gu)計(ji)，在(zai)(zai)波(bo)動(dong)(dong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)期中(zhong)穿過類囊(nang)體膜的(de)(de)(de)(de)(de)質子導度（gH+）比(bi)無(wu)FR大。在(zai)(zai)遠紅(hong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，PSII天線系(xi)統中(zhong)非(fei)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)化學猝滅（NPQ）的(de)(de)(de)(de)(de)弛(chi)(chi)豫和(he)波(bo)動(dong)(dong)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)低(di)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)期PSII光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)化學產率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)上(shang)升加快。在(zai)(zai)典型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)陽生(sheng)和(he)陰生(sheng)植(zhi)物(wu)中(zhong)也證實了其中(zhong)存(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)類似的(de)(de)(de)(de)(de)FR效應。根據以(yi)(yi)上(shang)結(jie)果，科研(yan)人(ren)員得出結(jie)論，FR通(tong)過激(ji)發PSI并(bing)加(jia)(jia)速NPQ弛(chi)豫和PSII產量增加(jia)(jia)，對(dui)波(bo)(bo)動(dong)光(guang)下的(de)光(guang)合(he)作(zuo)用產生了有(you)益的(de)影響。這(zhe)可能是由于增加(jia)(jia)了質子導度gH+，這(zhe)也可以反映出波(bo)(bo)動(dong)光(guang)下遠紅光(guang)的(de)存在(zai)使得擬南芥(jie)葉片具有(you)更快的(de)ΔpH耗散和ATP合(he)成。
暗處理(li)和預照(zhao)光的擬南(nan)芥(jie)葉片在遠(yuan)紅光，遠(yuan)紅光光+低光，低光下(xia)測量的熒光（橘黃色(se)）和P700（黑色(se)）變化
擬南芥葉片在有無遠紅光背景的波動(dong)光下(xia)CO2同化速率(lv)，PSII參數，PSI參數的變化
遠(yuan)紅(hong)光對波動光的低光期NPQ快速和緩慢弛(chi)豫和Y（II）的增加的影(ying)響。
擬(ni)南芥葉片電致(zhi)變色（ECS）吸收位移的暗弛豫(yu)動力學（DIRK）結果(guo)
本研究的實驗材(cai)料主要(yao)為(wei)擬南芥(jie)，培(pei)養溫度23℃，相對(dui)濕(shi)度60%，8小時光周(zhou)期，光強135μmolm-2s-1，選擇7-10周(zhou)齡植株的成熟(shu)蓮座(zuo)葉用(yong)于光合作用(yong)測量。本研究采用(yong)的光(guang)合測量設備為(wei)德(de)國WALZ的便攜式光(guang)合熒光(guang)測量系(xi)統GFS-3000，聯(lian)用(yong)葉(xie)室3010-Dual以及雙(shuang)通道葉(xie)綠素熒光(guang)儀DUAL-PAM-100標準模塊(kuai)和P515/535模塊(kuai)。
便攜(xie)式(shi)光合熒光測量(liang)系(xi)統GFS-3000
雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100
GFS-3000與DUAL-PAM-100聯用
Kono M, Kawaguchi H, Mizusawa N, et al. . Plant and Cell Physiology, 2019.