鉛離子對(duì)菠菜光合作用的若干抑制機(jī)制.pdf

1、重金屬污染作為重要的逆境脅迫因子影響著植物生長(zhǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，尤其是對(duì)植物的光合作用有明顯的抑制作用。很多研究已經(jīng)證實(shí)重金屬離子對(duì)光合作用色素、光合組織、光合作用過(guò)程、光合速率等方面對(duì)植物的光合作用產(chǎn)生影響，但有關(guān)Pb2+對(duì)植物的光合作用抑制缺乏系統(tǒng)的研究，鑒于此本學(xué)位論文以Pb2+處理的菠菜為材料，研究其對(duì)光合作用影響的若干機(jī)制。 論文主要涉及以下幾個(gè)內(nèi)容： (1)研究了不同濃度的Pb2+對(duì)菠菜葉綠體光譜特性和光系統(tǒng)功能的

2、影響。觀察到Pb2+處理的菠菜葉綠體吸收峰峰強(qiáng)減弱，且Chla的Soret帶與Q帶峰強(qiáng)比明顯增大，但在400-450nm的吸收峰有變平效應(yīng)；用440或480nm光激發(fā)后較高濃度Pb2+處理的菠菜葉綠體其PS Ⅱ的熒光產(chǎn)額比對(duì)照大幅下降，表明光能的利用和轉(zhuǎn)化效率下降;以680nm波長(zhǎng)作為發(fā)射光時(shí),在440和480nm附近的激發(fā)峰顯著增強(qiáng).480/440nm峰強(qiáng)比逐漸增加；而以730nm波長(zhǎng)作為發(fā)射光時(shí)，在650和677nm處的激發(fā)帶與對(duì)照

3、相比增強(qiáng)更顯著，650/677nm峰強(qiáng)比逐漸下降，表明Pb2+處理后促進(jìn)了葉綠體膜PS Ⅱ的激發(fā)能向PSⅠ分配，與此同時(shí)葉綠體的全鏈電子傳遞活性、PSⅡ的DCIP光化學(xué)還原活性和氧氣釋放速率明顯被抑制，而對(duì)PSⅠ DCIP光化學(xué)還原活性影響不大。 (2)通過(guò)紫外可見(jiàn)光譜、熒光光譜等手段研究了Pb2+對(duì)菠菜葉綠體PSⅡ的結(jié)構(gòu)和功能影響。結(jié)果表明不同濃度Pb2+處理均引起PSⅡ的微環(huán)境或構(gòu)象被破壞，對(duì)可見(jiàn)光吸收能力下降；Pb2+處理

4、對(duì)PSⅡ蛋白質(zhì)內(nèi)部氨基酸之間的能量傳遞有破壞作用，阻礙酪氨酸殘基至葉綠素a之間的能量傳遞，降低PS Ⅱ的熒光量子效率，進(jìn)而導(dǎo)致水的光解和氧氣釋放受阻。 (3)用不同濃度的Pb2+處理菠菜研究了對(duì)葉綠體光化學(xué)反應(yīng)和光合碳反應(yīng)活性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明用Pb2+處理能明顯抑制葉綠體的Hill反應(yīng)活性，對(duì)循環(huán)的光合磷酸化反應(yīng)的抑制比非循環(huán)光合磷酸化反應(yīng)顯著，降低葉綠體的偶聯(lián)程度, 對(duì)葉綠體膜上的Mg2+-ATPase及偶聯(lián)因子Ca2+-

5、ATPase活力有顯著的抑制作用，同時(shí)對(duì)Rubisco活化酶活性的抑制也比Rubisco羧化酶活性顯著。 (4)研究了pb2+對(duì)菠菜Rubiseo光譜學(xué)特性及酶動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果表明，Pb2+與Rubisco反應(yīng)后其紫外吸收光譜峰形基本不變，但隨著Pb2+的加入Rubisco 21 1nm和280mm處的吸光度逐漸增強(qiáng)。熒光發(fā)射光譜表明隨著Pb2+的加入，Rubisco熒光發(fā)射譜峰形基本不變，強(qiáng)度逐漸降低。在Rubisco的反應(yīng)

6、體系中滴加Pb2+，Rubisco羧化酶的活性隨pb2+濃度的變化曲線呈二級(jí)反應(yīng)趨勢(shì)，即當(dāng)?shù)蜐舛萈b2+處理時(shí)，Rubisco羧化酶活性迅速下降；當(dāng)較高濃度的Pb2+處理時(shí)，Rubiseo羧化酶活性的下降幅度減緩。CD光譜計(jì)算證實(shí)Pb2+處理的Rubisco二級(jí)結(jié)構(gòu)與對(duì)照有較大差異，α-螺旋明顯的減少，β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)則卷曲都有明顯的增加，證實(shí)Pb2+處理明顯改變了Rubisco的二級(jí)結(jié)構(gòu)。 (5)用不同濃度的Pb2+處

7、理菠菜并提取出葉綠體，研究了Pb2+對(duì)菠菜葉綠體的氧化性損傷作用。結(jié)果表明隨著Pb2+處理濃度的提高，葉綠體內(nèi)的抗氧化系統(tǒng)保護(hù)酶如SOD、POD的活性先上升后下降，CAT、AsA．POD活性逐漸下降，活性氧自由基大量積累，膜脂過(guò)氧化加劇，而葉綠體的光合功能之一氧氣釋放逐漸減慢，葉綠素合成被抑制，進(jìn)而嚴(yán)重抑制菠菜的生長(zhǎng)，導(dǎo)致產(chǎn)量大幅度下降。 (6)研究了pb2+對(duì)菠菜生長(zhǎng)期間氮代謝的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨Pb2+處理濃度的增加，菠