Chlorolab2+│M-PEA+]大葉藻放氧復(fù)合體光失活的波長依賴性

　　大葉藻是沿海海草草甸中重要的海洋被子植物，具有光敏型放氧復(fù)合體（OEC）。在惡劣環(huán)境下，大葉藻OEC的光失活可能會(huì)導(dǎo)致種群數(shù)量下降。然而，這種光敏性背后因素仍不清楚。

　　近日，煙臺(tái)大學(xué)海洋學(xué)院張全勝教授團(tuán)隊(duì)的學(xué)術(shù)論文“The wavelength dependence of oxygen-evolving complex inactivation in Zostera marina”在線發(fā)表在Plant Physiology and Biochemistry上（IF=6.5）。本研究旨在闡明不同波長的光對大葉藻OEC光敏性的影響。

　　本文中作者使用英國Hansatech公司生產(chǎn)的多功能植物效率分析儀M-PEA+測定了暴露在不同波長的光下大葉藻的快速葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線（OJIP），處理后OJIP曲線的形狀發(fā)生了顯著變化（圖1A）。隨著波長的減小，W_K逐漸增加，W_K越大說明放氧復(fù)合體的活性越?。▓D1B）。同時(shí)，W_K的增加與Fv/Fm的減少相對應(yīng)。Fv/Fm的變化也依賴于不同波長的光，在紫外線或藍(lán)光下下降最為顯著（圖1C）。

　　圖1暴露于380、400、420、450、520、630、660和735 nm的單色光和復(fù)合白光（WL，400–750 nm）15分鐘后，歸一化OJIP曲線（Ft-Fo）（A）、WK（B）和Fv/Fm（C）的變化。

　　作者選取藍(lán)光BL、白光WL和紅光RL處理進(jìn)行進(jìn)一步研究，分別處理180min后，OJIP曲線的形狀發(fā)生了顯著變化(圖2a)。隨著處理時(shí)間的增加，F(xiàn)v/Fm逐漸減少，同時(shí)W_K增加（圖2b-c）。在三種光處理中，在420nm的BL下這兩種熒光參數(shù)的變化最顯著（圖2b-c）。此外，活性O(shè)EC中心的比例在暴露過程中逐漸減少，這意味著光照射誘導(dǎo)了OEC持續(xù)失活（圖2d）。在420nm的短波長下，OEC中心的減少最為顯著，達(dá)到15%（圖2d）。在蛋白質(zhì)水平上也觀察到了類似的結(jié)果。如圖2e所示，OEC外周蛋白包括PsbP和PsbQ的PsbO相對豐度在BL暴露下降低最為顯著。

　　圖2 （A） 暴露于藍(lán)光（BL，420 nm）、白光（WL，400–750 nm）和紅光（RL，660 nm）180分鐘后歸一化OJIP曲線（Ft-Fo）的變化。（B–D）BL、WL和RL處理180分鐘Fv/Fm（B）、Wk（C）和OEC中心（D）變化的時(shí)間過程

　　另外，作者使用英國Hansatech公司生產(chǎn)的液相氧電極Chlorolab2+測量大葉藻O₂濃度變化曲線（圖3A）。如圖3b和C所示，隨著暴露時(shí)間的增加，凈光合速率Pn和呼吸速率R均有顯著下降，與WL和RL處理相比，BL處理的這種下降更明顯。此外，由Pn + R計(jì)算出的總光合速率P也表現(xiàn)出相同的趨勢（圖3D）。

　　圖3（A） 在測量凈光合速率（Pn）和呼吸速率（R）期間，液相氧電極系統(tǒng)的反應(yīng)室反應(yīng)體系中O₂濃度的典型變化過程。（B–D）藍(lán)光（BL，420 nm）、白光（WL，400–750 nm）和紅光（RL，660 nm）處理180分鐘Pn（B）、R（C）和總光合速率P（D）變化的時(shí)間過程。

　　類胡蘿卜素作為光合自養(yǎng)生物的輔助色素，可以通過散熱或清除活性氧來發(fā)揮光保護(hù)功能。如圖5和圖6所示，類胡蘿卜素在420 nm光下增加最為明顯，可能主要作為散熱劑，而不是有效的濾光器。相比之下，從花青素含量和與其生物合成有關(guān)的基因表達(dá)化來看，花青素對短波長光的反應(yīng)最小。此外，芳香?；ㄇ嗨氐乃皆谒{(lán)、白和紅光處理中保持一致。這些結(jié)果表明，大葉藻OEC光失活可能與短波光保護(hù)不足有關(guān)，這是花青素合成和芳香?；揎棽蛔愕慕Y(jié)果。

圖4所鑒定基因表達(dá)的主成分分析

圖5（A，C）與類胡蘿卜素(A)和花青素(C)生物合成途徑相關(guān)的差異表達(dá)基因（DEGs）的聚類分析

　　圖6與MYB轉(zhuǎn)錄因子(A)和?；D(zhuǎn)移酶(B).相關(guān)的差異表達(dá)基因（DEGs）的聚類分析