楊琛

（廣益中學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410014）

淺談光質(zhì)對(duì)植物光合作用的調(diào)控及其機(jī)理

楊琛

（廣益中學(xué)，湖南長(zhǎng)沙410014）

光合作用直接影響著植物的生長(zhǎng)與發(fā)育，其中光質(zhì)對(duì)于植物的光合作用起著重要的調(diào)控作用。就這一調(diào)控方式進(jìn)行分析，并探討其具體的機(jī)理。

光質(zhì)；植物光合作用；調(diào)控；機(jī)理

光合作用是綠色植物利用葉綠素等光合色素和某些細(xì)菌在可見(jiàn)光的照射下，將二氧化碳和水等無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物，并釋放出氧氣的生化過(guò)程，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了能量由光能向化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化。光合作用對(duì)地球上的生物而言是無(wú)比重要且必不可少的。光合作用的形成離不開(kāi)可見(jiàn)光，可見(jiàn)光輻射按波長(zhǎng)由短到長(zhǎng)的順序排列分別為紫、藍(lán)、青、綠、黃、橙、紅，7個(gè)波長(zhǎng)介于0.38～0.76 μm的輻射段，對(duì)綠色植物進(jìn)行光合作用的效果是最好的。大氣渾濁度、太陽(yáng)高度、云量和天氣狀況都可以影響到達(dá)地球表面的可見(jiàn)光輻射。而光質(zhì)也就是光的波長(zhǎng),是光的重要屬性之一，在一定程度上可以影響植物的光合作用,對(duì)光合作用起著舉足輕重的作用，關(guān)乎著植物光合作用的成敗,對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要。因此研究光質(zhì)對(duì)植物光合作用的調(diào)控及其機(jī)理有著重要的意義。

1 光質(zhì)對(duì)氣孔器的調(diào)節(jié)作用

氣孔控制著光合作用中二氧化碳和氧氣的出入，包括光質(zhì)在內(nèi)的多種因素可以調(diào)節(jié)氣孔的運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)光合作用產(chǎn)生影響。研究表明，藍(lán)色光比紅色光的照射對(duì)誘導(dǎo)氣孔的開(kāi)放有更好的效果。這是因?yàn)槿~綠體含有的玉米黃質(zhì)是一種特殊的藍(lán)色光受體，具有兩種異構(gòu)化性質(zhì)，遇到藍(lán)色光可以促進(jìn)氣孔的開(kāi)放，遇到綠色光則能夠增加氣孔的閉合速度[1]。

光質(zhì)還可以通過(guò)滲透系統(tǒng)調(diào)節(jié)氣孔的開(kāi)閉。藍(lán)色光可以使得麥芽糖和麥芽三糖的濃度上升，遠(yuǎn)高于紅色光對(duì)有機(jī)酸和麥芽糖濃度的影響，因此通過(guò)光質(zhì)對(duì)有機(jī)酸和碳水化合物濃度的影響，以及葉片上氣孔大小和數(shù)目的控制來(lái)影響光合作用。

2 光質(zhì)可以影響光合器官的生長(zhǎng)發(fā)育

可見(jiàn)光可以調(diào)控光合器官的生長(zhǎng)發(fā)育，尤其紅色光可以抑制光合產(chǎn)物的輸出，增加葉片的淀粉積累，對(duì)光合器官的正常發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。藍(lán)色光則可以對(duì)葉綠素的形成、氣孔的閉合以及光合節(jié)律等生理過(guò)程進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。不同光質(zhì)的光還可以對(duì)光合作用中不同類型的葉綠素蛋白質(zhì)的形成產(chǎn)生影響并可以調(diào)控葉綠素蛋白質(zhì)與光系統(tǒng)之間的電子傳遞，從而在一定程度上調(diào)控光合器官的生長(zhǎng)發(fā)育。

3 光質(zhì)對(duì)葉片葉綠素含量有直接影響

光質(zhì)會(huì)對(duì)葉綠素a和葉綠素b的吸收產(chǎn)生作用，從而對(duì)光合作用的光反應(yīng)階段產(chǎn)生影響。研究表明，紅色光可提高葉綠素a、b以及總?cè)~綠素的含量，但對(duì)于葉綠素b的增加最為有利；而藍(lán)色光可降低葉綠素含量，對(duì)葉綠素b的增加最為有利。藍(lán)色光培養(yǎng)的植株一般具有陽(yáng)生植物的特性，而紅色光培養(yǎng)的植株與陰生植物相似。增加紅色光的照射可提高植株葉綠素含量，使氣孔導(dǎo)度增加，提高葉片蒸騰速率。光合速率比其他光照射的要快捷。而藍(lán)色光由于可以促進(jìn)葉片氣孔的開(kāi)放，增加了胞間二氧化碳的濃度，導(dǎo)致經(jīng)藍(lán)色光照射的植株葉綠素含量雖略低于其他光照射的植株，但光合速率仍明顯較高[2]。研究發(fā)現(xiàn)，不同光質(zhì)下的植株輔助色素的含量不同，能夠使得光質(zhì)對(duì)光合作用產(chǎn)生不同的影響。例如在白光輔助照射條件下，增強(qiáng)紅色光的照射比例能使葉綠素含量不增反降。一般來(lái)講，紅色光和藍(lán)色光都能使得植物的光合速率提高，而綠色光則可以使其減弱，對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

4 光質(zhì)對(duì)光合碳的代謝具有調(diào)控作用

Rubisco是光合作用C3碳反應(yīng)中重要的羧化酶,也是光呼吸中不可缺少的加氧酶，決定著光合作用中碳同化的速率，其活性受光照影響很大，會(huì)因光照強(qiáng)度的抑制作用隨著光照強(qiáng)度的下降逐漸降低，這也是黑暗光照條件下碳反應(yīng)的原因。因而，不同光照條件下，光合碳同化的速率不同。紅色光下植物二氧化碳的同化率比藍(lán)色光照射下的同化率要低[3]。由此可見(jiàn)，光質(zhì)不僅可以調(diào)控植物葉綠素的含量和光合速率，還可以對(duì)光合碳的新陳代謝產(chǎn)生一定的調(diào)控作用。

在光合碳同化過(guò)程中，Rubisco是其中的關(guān)鍵酶，該種酶的活性直接影響著光合速率。研究顯示，低光強(qiáng)與低R下生長(zhǎng)的植物有著更高的Rubisco活動(dòng)，這就提示高R對(duì)于Rubisco酶有著直接影響。在技術(shù)的革新下，關(guān)于光質(zhì)對(duì)于植物光合作用的調(diào)控機(jī)理已經(jīng)開(kāi)始涉及蛋白與基因表達(dá)，人們對(duì)于這一問(wèn)題也有了更加深入的認(rèn)識(shí)。

綜上所述，光合作用對(duì)世界上的生物來(lái)說(shuō)非常重要，而可見(jiàn)光則是光輻射中對(duì)植物進(jìn)行光合作用最為有效的輻射?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)也就是光質(zhì)對(duì)光合作用中氣孔器、葉綠素的含量、光合速率以及光合碳的代謝都具有一定的調(diào)控作用，因而對(duì)植物的光合作用有著舉足輕重的影響。人們應(yīng)該加大光質(zhì)對(duì)光合作用調(diào)控機(jī)理的研究，以促進(jìn)其在農(nóng)作物增產(chǎn)方面的應(yīng)用，為我國(guó)的糧食生產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。

[1]劉立俠,唐樹(shù)延,許守民,等．光質(zhì)對(duì)人參葉綠體結(jié)構(gòu)和光合生理性狀的影響[J].Journal of Integrative Plant Biology.1993(08)．

[2]許大全,高偉,阮軍．光質(zhì)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J]．植物生理學(xué)報(bào)，2015(08)．

[3]林小蘋,賴鐘雄,黃淺．光質(zhì)對(duì)植物離體培養(yǎng)的影響[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2008(01)．

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