研究发现水水循环对被子植物的调控作用

最近，中国科学院昆明植物研究所研究员张世保的团队对被子植物适应波动的光强的光合调节策略进行了深入研究。在世界上首次揭示了波动光强下水-水循环的重要调节作用。相关研究成果发表在《环境与实验植物学》、《植物科学》和《生物化学与生物物理学-生物能学杂志》上。

根据光合作用、环电子转移和水-水循环的理论模型，两种交替的电子转移途径可以保护被子植物的光系统ⅰ活性免受波动光强的损害。长期以来，循环电子传递介导的类囊体膜上质子梯度的形成被认为是被子植物适应光强度波动的主要调节机制，但关于被子植物中水-水循环适应光强度波动的调节作用的报道很少。

研究小组在拟南芥(一种模式植物)的研究中发现，叶绿体不能在光强度突然增加的最初20秒内建立穿过类囊体膜的足够的质子梯度，从而导致过量的电子从光系统二转移到光系统一，引发活性氧*基的产生并对光系统一造成损害。尽管光系统一反应中心的过度还原将刺激环电子转移， 由于拟南芥具有非常低的水循环活性，这一结果仍然不能排除在波动的光强度下水循环的调节。

基于早期发现的水-水循环是适应华东山茶强光胁迫的重要策略，研究者对华东山茶进行了进一步的研究，发现水-水循环可以迅速将光系统ⅰ中多余的电子转移到氧中，缓解光系统ⅰ的过度还原状态，从而保护光系统ⅰ的活性免受光强波动的损害。进一步的研究发现，在波动的光照强度下，水-水循环是比环电子转移更有效的光保护策略，这一新机制后来在垂盆草属植物的生根中得到证实。

然而，水-水循环保护策略存在种间差异。例如，在野生樱桃的研究中，水循环的效果并不明显。这些结果表明，被子植物适应光强度波动的光合调控策略具有多样性和复杂性。

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