淺談光質對植物光合作用的調控及其機理

楊琛

（廣益中學，湖南長沙410014）

淺談光質對植物光合作用的調控及其機理

楊琛

（廣益中學，湖南長沙410014）

光合作用直接影響著植物的生長與發育，其中光質對于植物的光合作用起著重要的調控作用。就這一調控方式進行分析，并探討其具體的機理。

光質；植物光合作用；調控；機理

光合作用是綠色植物利用葉綠素等光合色素和某些細菌在可見光的照射下，將二氧化碳和水等無機物轉化為儲存著能量的有機物，并釋放出氧氣的生化過程，同時也實現了能量由光能向化學能的能量轉化。光合作用對地球上的生物而言是無比重要且必不可少的。光合作用的形成離不開可見光，可見光輻射按波長由短到長的順序排列分別為紫、藍、青、綠、黃、橙、紅，7個波長介于0.38～0.76 μm的輻射段，對綠色植物進行光合作用的效果是最好的。大氣渾濁度、太陽高度、云量和天氣狀況都可以影響到達地球表面的可見光輻射。而光質也就是光的波長,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,對光合作用起著舉足輕重的作用，關乎著植物光合作用的成敗,對植物的生長發育至關重要。因此研究光質對植物光合作用的調控及其機理有著重要的意義。

1 光質對氣孔器的調節作用

氣孔控制著光合作用中二氧化碳和氧氣的出入，包括光質在內的多種因素可以調節氣孔的運動，從而對光合作用產生影響。研究表明，藍色光比紅色光的照射對誘導氣孔的開放有更好的效果。這是因為葉綠體含有的玉米黃質是一種特殊的藍色光受體，具有兩種異構化性質，遇到藍色光可以促進氣孔的開放，遇到綠色光則能夠增加氣孔的閉合速度[1]。

光質還可以通過滲透系統調節氣孔的開閉。藍色光可以使得麥芽糖和麥芽三糖的濃度上升，遠高于紅色光對有機酸和麥芽糖濃度的影響，因此通過光質對有機酸和碳水化合物濃度的影響，以及葉片上氣孔大小和數目的控制來影響光合作用。

2 光質可以影響光合器官的生長發育

可見光可以調控光合器官的生長發育，尤其紅色光可以抑制光合產物的輸出，增加葉片的淀粉積累，對光合器官的正常發育起著至關重要的作用。藍色光則可以對葉綠素的形成、氣孔的閉合以及光合節律等生理過程進行有效調節。不同光質的光還可以對光合作用中不同類型的葉綠素蛋白質的形成產生影響并可以調控葉綠素蛋白質與光系統之間的電子傳遞，從而在一定程度上調控光合器官的生長發育。

3 光質對葉片葉綠素含量有直接影響

光質會對葉綠素a和葉綠素b的吸收產生作用，從而對光合作用的光反應階段產生影響。研究表明，紅色光可提高葉綠素a、b以及總葉綠素的含量，但對于葉綠素b的增加最為有利；而藍色光可降低葉綠素含量，對葉綠素b的增加最為有利。藍色光培養的植株一般具有陽生植物的特性，而紅色光培養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。而藍色光由于可以促進葉片氣孔的開放，增加了胞間二氧化碳的濃度，導致經藍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]。研究發現，不同光質下的植株輔助色素的含量不同，能夠使得光質對光合作用產生不同的影響。例如在白光輔助照射條件下，增強紅色光的照射比例能使葉綠素含量不增反降。一般來講，紅色光和藍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，對植物生長產生不利影響。

4 光質對光合碳的代謝具有調控作用

Rubisco是光合作用C3碳反應中重要的羧化酶,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，會因光照強度的抑制作用隨著光照強度的下降逐漸降低，這也是黑暗光照條件下碳反應的原因。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色光照射下的同化率要低[3]。由此可見，光質不僅可以調控植物葉綠素的含量和光合速率，還可以對光合碳的新陳代謝產生一定的調控作用。

在光合碳同化過程中，Rubisco是其中的關鍵酶，該種酶的活性直接影響著光合速率。研究顯示，低光強與低R下生長的植物有著更高的Rubisco活動，這就提示高R對于Rubisco酶有著直接影響。在技術的革新下，關于光質對于植物光合作用的調控機理已經開始涉及蛋白與基因表達，人們對于這一問題也有了更加深入的認識。

綜上所述，光合作用對世界上的生物來說非常重要，而可見光則是光輻射中對植物進行光合作用最為有效的輻射。可見光的波長也就是光質對光合作用中氣孔器、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控作用，因而對植物的光合作用有著舉足輕重的影響。人們應該加大光質對光合作用調控機理的研究，以促進其在農作物增產方面的應用，為我國的糧食生產作出貢獻。

[1]劉立俠,唐樹延,許守民,等．光質對人參葉綠體結構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．光質對植物生長發育的影響[J]．植物生理學報，2015(08)．

[3]林小蘋,賴鐘雄,黃淺．光質對植物離體培養的影響[J].亞熱帶農業研究，2008(01)．

1005-2690（2017）08-0120-02

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2017-07-07）