版纳植物园热带树木低温生理研究取得新进展

2010-11-23 20:00 来源: 中国科学院
收藏到BLOG
   许多热带植物具有极高的经济价值,近几年来被大量地引种到我国的热带和亚热带地区。但是,热带植物对零上低温很敏感,短时间的零上低温就有可能导致叶片光合作用机构受损,所以,研究热带植物对低温的敏感性对热带作物的引种栽培具有重要的理论和实践指导意义。

  中科院西双版纳热带植物园的研究人员前期研究结果表明:热带植物的光系统II对零上低温很敏感,而光系统I对零上低温并不敏感 ( Huang et al. 2010, Photosynth Res 103: 175-182 ) ,但是其中的机制并不清楚。环式电子传递是一种重要的光保护机制,它不仅能够促进光系统II的无损伤热耗散,还能保护光系统I免受自由基的氧化损伤,研究人员推测,环式电子传递在热带植物遭遇低温胁迫时可能被激发,以保护光系统I和II。进一步的实验证实了这一推测,环式电子传递在热带树木遭遇低温胁迫时被强烈激发,其中对低温最敏感的一个种(几内亚格木)的环式电子传递的激发程度最低,表明环式电子传递在热带树木抵御低温胁迫的过程中发挥重要作用。相关研究成果发表在Plant and Cell Physiology(doi: 10.1093/pcp/pcq166)上。

  热带植物的光系统II虽然对低温敏感,但是光系统II的损伤能够被快速修复。光损伤的快速修复需要大量的ATP,光反应下ATP的合成主要有两种途径:线性电子传递和环式电子传递。由于光系统II受损,线性电子传递相应地受阻,依靠线性电子传递的ATP合成受阻。研究人员推测在光系统II的快速修复过程中,环式电子传递被激发以提供修复所需的ATP。实验证实,在修复的开始阶段,环式电子传递被强烈激发,待修复快要完成的时候,激发程度较小,环式电子传递的激发程度与光系统II的受损程度成正比。相关研究成果发表在Plant and Cell Physiology(51: 1922-1928)上。