捕光聚合物材料在人工调控加速植物光合状态转换的...-1
捕光聚合物材料在人工调控加速植物光合状态转换的使用
INTRODUCTION
人工调节PSI与PSII之间的状态转换，将是提高自然光合效率的一种巧妙和**前景的方法。在本研究中，作者发现一种合成的捕光聚合物[poly(boron-dipyrromethene-co-fluorene)
(PBF)]，该物质具有吸收绿光和发射远红光的特性，可以提高小球藻(Chlorella pyrenoidosa)的PSI活性，进而进一步提高PSII活性以增强自然光合。
在光反应中，PBF促进了光合电子传递速率120%，氧气合成97%、ATP和NADPH的生成76%。对于暗反应，RuBisCO活性提高了1.5倍，而编码RuBisCO的rbcL和编码磷酸核酮糖激酶的prk的表达水平分别上调了2.6倍和1.5倍。
此外，拟南芥可吸收PBF，加速细胞有丝分裂，增强光合作用。通过提高自然光合的效率，合成集光聚合物材料在生物燃料生产中显示出了广阔的应用前景。
PBF augmentation of C. pyrenoidosa photosynthetic activity
小球藻是一种真核藻类，通过有氧光合作用从水和二氧化碳中产生氧气和碳水化合物。放氧复合体(OEC)催化水的光解，将水裂解为质子(H+)、电子(e-)和氧气(O2)，进而使类囊体膜上产生质子梯度，并为光合电子传递链提供电子。通过对光反应产物O2、ATP和NADPH的定量分析，评价了PBF处理小球藻(C. pyrenoidosa/PBF)光合作用的增强效果。
使用经典Clark-type液相氧电极测定系统(Chlorolab2+，Hansatech Instruments Ltd)测定小球藻在300 μmol m−2 s−1光照单独培育时，30min产氧量81.32nm，PBF几乎不产氧。而同等条件下C. pyrenoidosa/PBF产氧量提升120%(179.72 nmol)，表明添加PBF后，小球藻光合效率显著提高(上图B)。
在600、900、1200和1500 μmol m−2 s−1光照培养下，C. pyrenoidosa/PBF的产氧量分别比小球藻单独培育产氧量提高了57%、29%、16%和12%。此外，添加PBF可使小球藻的NADPH产量增加76%，而不影响其NADP+的含量。PBF还使小球藻ATP含量增加97%，从而成功地提高了小球藻的光合效率（上图D）。
