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植物中叶绿素的作用
发布时间:2020-06-04   点击次数:824次

叶绿2113素,在光合作用的光吸取中起核心作用。是植物进行光合作用的主要色素,是一类含脂的色素家族,位于类囊体膜。

叶绿素为镁卟啉化合物,包括叶绿素a、b、c、d、f以及原叶绿素和细菌叶绿素等。叶绿素不很稳定,光、酸、碱、氧、氧化剂等都会使其分解。酸性条件下,叶绿素分子很容易失去卟啉环中的5261镁成为去镁叶绿素。叶绿素有造血、提供维生素、解毒、抗病等多种用途。

扩展资料:叶绿素吸取光谱的强区域有两个:一个是在波长为640nm-660nm的红光部分,另一个在波长为430nm-450nm的蓝紫光部分。对其他光吸取较少,其中对绿光吸取少,由于叶绿素吸取绿光少,所以叶绿素的溶液呈绿色。

叶绿素的丙4102酮提取液在透射光下是翠绿色的,而在反射光下是棕红色的。 叶绿素溶液的荧光可达吸取光的10%左右。而鲜叶的荧光程度较低,指占其吸取光的0.1%-1%左右。

荧光效应在植物生理学中有广泛的应用。用这个效应可以研究植物的抗逆生理。因为在逆境下,植物的叶绿素会发生变换,研究其荧光,可以作为植物受逆境胁迫程度的指标。另外,还1653有一个磷光效应。就是当荧光出现后,马上中断光源,用灵敏的光学仪器还可在短时间内看到微弱红光。

2.2镉对叶绿体的影响
2.2.1镉对叶绿体超微结构的影响
镉胁迫下植物出现毒性症状是由于叶绿素降解、叶绿体功能失调而不能进行光合作用所致。叶绿体是植物进行光合作用的主要细胞器,镉会损伤其超微结构。镉对叶绿体的毒害因植物发育阶段而有不同,研究发现,土壤加镉处理并未对幼叶叶绿体的超微结构发生任何可见影响,但成熟叶的叶绿体膜系统受到了很大伤害,在高镉条件下,叶绿体大多呈球形,膜系统严重受损,出现质壁分离和坏死。有研究表明,类囊体结构的完整性和有序性对于叶绿体在光合作用中进行正常而有效的光能转换是非常必要的。可见叶绿体结构上的破坏是镉离子对植物毒害的机制之一。
2.2.2镉对光合色素的影响
叶绿素含量是影响光合作用的物质基础。在一定范围内,叶绿素含量与光合作用呈正相关关系,叶绿素含量越高,光合作用越强;但当叶绿素含量超过一定限度后,对光合作用便无影响。镉能取代叶绿素分子中的镁离子并干扰有关叶绿素合成酶的活性,2113使叶绿素合成受阻,同时增加了叶绿素分解酶的活性,使叶绿素分解。研究发现,镉酸盐在玉米(ze。mays)中会减少叶绿素的生物合成,在春小麦和燕麦中也发现类似结果。此外,亚镉酸盐也能使叶绿素合成受阻。宋东杰等研究了经不同浓度镉离子溶液处理的药材,发现其冬芽叶色变黄失绿,叶绿素含量随镉离子浓度的增高而逐渐减少。
2.3镉对光合速率(强度)影响
已经有大量研究表明,叶绿体超微结构破坏和光合色素(尤其是叶绿素)减少是引起植物光合5261作用强度降低的主要因素之一。由于叶绿素具有接受和转换能量的作用,所以,在植株中凡是绿色的、具有叶绿素的部位都进行光合作用。在一定范围内,叶绿素含量越多,光合作用越强。随着叶片衰老,叶绿素含量下降,以及叶绿体内部结构的解体,光合速率下降。如前所述,镉破坏叶绿体超微结构,减少光合色素含量,从而降低了植物的光合速率。同一植物不同生育时期,镉对光合作用的影响不一。植物根系吸取镉进入体内,引起植物体内营养元素的不平衡,造成代谢失调,抑制植物生长,从而减少叶的同化面积,缩短叶的寿命,造成光合速率下降;镉引起气孔开度减少甚至关闭,CO2能进入叶片,叶片内淀粉的水解作用加强,光合产物转运又较缓慢,结果造成糖分累积,呼吸消耗增加等,引起光合速率降低。
2.4镉对光合作用过程的影响
研究光合作用过程主要是研究光反应和暗反应,即研究光反应中光系统H(PSH)
和光系统I(PSI)之间的电子传递和光合磷酸化及暗反应中碳同化酶系的活性。一
方面镉使PSH活性和光合磷酸化受阻,影响ATP的形成,另一方面镉抑制核酮糖一1,5-
二磷酸(RuBP)梭化酶的活性,RuBP梭化酶作为植物体内光合碳循环中固定C氏
的关键酶,该酶的活性变化直接影响碳素的固定,进而影响体内的代谢过程。
2.4.1镉对光反应过程的影响
在农业中镉化物被广泛用作除草剂,能抑制光合作用光反应中PSll的电子传递
!’“”’02]。由于光合磷酸化与电子传递相偶联,所以一些含镉除草剂通过抑制从P引I上
的醒(Q)向质体醒(PQ)的电子传递,或竞争性地占据Psll中位于QB(D!多肤上
的质体醒)的结合位点来阻断从Q八(D:多肤上的质体醒)到Q。的电子传递【83]。除
草剂的杀草原理较复杂,至今尚不完全清楚。但一般说来,除草剂主要是通过干扰和
破坏杂草的生理生化过程,使其失调,从而抑制杂草生长、发育,导致其死亡。由于
杂草与作物之间在形态、结构、生理和生长时间上,存在许多差异,除草剂正是充分
利用这些差异,通过形态选择、根系分布选择、发芽时间选择和生理生化选择等,以
取得理想的除草效果!’“,]。就影响光合作用的除草剂而言,它们主要通过选择性抑制
杂草光合电子传递链、分流光合电子传递链的电子、抑制光合磷酸化、抑制色素的合
成和抑制水光解来抑制光合作用。
希尔反应(Hill:eaction)是光合作用中独特和本质的部分,叶绿体在光作用
下进行水分解并释放氧气!’0,l。Hill反应活力是反映廿十片光合强度高低的一个重要指
标。镉浓度在1omolL’’时,对蓝藻细胞光合放氧速率有促进作用,然后随镉浓度的
增加其光合放氧速率则下降[’061。对菠菜的研究结果4102表明,Hg、As使Hill反应活性受
到抑制。H3Aso;使燕麦叶片 Ps11大光化学效率(FvzF。)降低[9,]。stoeva等I”]对玉
昆明理}人学硕一t:,学位论文
米的研究也得到类似结果。另外,大多数重金属离子对Psll的抑制作用远较对Psl
显著,PSll是对重金属离子作用敏感的部位I’。7一’081。目前已有很多研究表明,在重
金属污染下,在其他可见损伤症状表现出来之前,光系统(特别是PSH)的一些变
化(如量子产额等)便会敏感而快速地发生!’。9一川}。
作为磷的同族元素,化学性质类似,镉能经磷转运系统通过质膜,一旦进入细胞
质,便能与磷发生竞争反应,例如,它能取代ATP(光反应中早的相对稳定的一种
产物)的磷而形成不稳定的ADP一As,从而对细胞能量流动产生干扰!”’一”’j。因此,镉
的毒性主要源于对磷代谢的干扰I”“1。研究表明,增加土壤中的镉量可减少卡诺拉
(Canola)幼苗对磷的吸取[”’}。镉干扰作物对磷的代谢途径,镉毒害可使作物对磷吸
收的通道关闭[63}。然而,磷、钾等元素参与糖类代谢,缺乏时便影响糖类的转变和运
输,这样也就间接抑制了光合作用;同时,磷也参与光合作用中间产物的转变和能量
传递,所以对光合作用的影响很大!00]。植物生长发育缺乏所必需的能源,严重毒害下
可导致细胞死亡!”6}。镉可通过磷的通道进入植物体,因此生长在镉污染土壤的植物
会大量吸取镉进入体

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