Front Plant Sci中科院南海所黃小平：NMT發現空氣暴露減少了海草質子吸收致無機碳利用降低

基本信息

主題：NMT發現空氣暴露減少了海草質子吸收致無機碳利用降低

期刊：Frontiers in Plant Science

影響因子：4.402

研究使用平臺：NMT光合研究創新平臺

標題：Efficient Heat Dissipation and Cyclic Electron Flow Confer Daily Air Exposure Tolerance in the Intertidal Seagrass Halophila beccarii Asch

作者：中國科學院南海海洋研究所黃小平研究員團隊

檢測離子/分子指標

H⁺

檢測樣品

貝克喜鹽草葉肉細胞

由于潮汐的影響，潮間帶海草經歷周期性空氣暴露及復水過程，但目前關于海草光系統（PS）II和PSI中的光保護機制以及暴露于空氣后碳利用方式的變化知之甚少。本研究使用雙通道葉綠素熒光測量系統和非損傷微測技術（NMT），探討了華南海域海草優勢種貝克喜鹽草（Halophila beccarii）暴露于空氣中的光保護機制。結果表明，空氣暴露增強了PSII和PSI中的非光化學猝滅（NPQ），其中NPQ和Y（ND）（代表在給定狀態下被氧化的整個P700的比例）的最大上調分別為23％和57％，從而耗散過剩光能。此外，由PSI驅動的環式電子流上調，CEF和PSI中的最大電子傳遞速率分別增加50％和22％，以補償受阻的線性電子傳遞，而pmfLEF（質子動力勢）顯著下降。同時，隨著暴露時間的增長，葉肉細胞中的H⁺內流速度穩步下降，最大降低了6倍，這表明海草暴露在空氣中通過減少質子泵和HCO₃^-的協同途徑改變了碳利用方式。這些發現表明有效的熱能耗散和上調的環式電子流使得潮間帶貝克喜鹽草能夠耐受周期性空氣暴露，該結果為潮間帶海草的光保護機制提供了新的認識。此外，本研究還有助于解釋潮間帶貝克喜鹽草的廣泛分布特征。

離子/分子流實驗處理方法

貝克喜鹽草每日分別在空氣下暴露1 h（ST）、2 h（MT）、4 h（LT），無空氣暴露為對照（CT）。

不同空氣暴露處理下貝克喜鹽草葉肉細胞的凈H⁺流速變化如圖1所示。CT、ST、MT和LT下的H⁺流速分別為31.00±1.24、25.40±0.70、21.19±0.85和5.18±1.56 pmol cm^-2s^-1。空氣暴露顯著降低了H⁺流速。

其他實驗結果

• 空氣暴露增強了PSII和PSI的非光化學猝滅（NPQ）。

• PSI（CEF）驅動的循環電子傳遞效率增加。

• 因為線性電子流引起的質子易位，導致質子動力顯著降低。

結論

測試液

100 mM NaCl, pH 6.0