浅谈光质对植物光合作用的调控及其机理

杨琛

（广益中学，湖南长沙410014）

浅谈光质对植物光合作用的调控及其机理

杨琛

（广益中学，湖南长沙410014）

光合作用直接影响着植物的生长与发育，其中光质对于植物的光合作用起着重要的调控作用。就这一调控方式进行分析，并探讨其具体的机理。

光质；植物光合作用；调控；机理

光合作用是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌在可见光的照射下，将二氧化碳和水等无机物转化为储存着能量的有机物，并释放出氧气的生化过程，同时也实现了能量由光能向化学能的能量转化。光合作用对地球上的生物而言是无比重要且必不可少的。光合作用的形成离不开可见光，可见光辐射按波长由短到长的顺序排列分别为紫、蓝、青、绿、黄、橙、红，7个波长介于0.38～0.76 μm的辐射段，对绿色植物进行光合作用的效果是最好的。大气浑浊度、太阳高度、云量和天气状况都可以影响到达地球表面的可见光辐射。而光质也就是光的波长,是光的重要属性之一，在一定程度上可以影响植物的光合作用,对光合作用起着举足轻重的作用，关乎着植物光合作用的成败,对植物的生长发育至关重要。因此研究光质对植物光合作用的调控及其机理有着重要的意义。

1 光质对气孔器的调节作用

气孔控制着光合作用中二氧化碳和氧气的出入，包括光质在内的多种因素可以调节气孔的运动，从而对光合作用产生影响。研究表明，蓝色光比红色光的照射对诱导气孔的开放有更好的效果。这是因为叶绿体含有的玉米黄质是一种特殊的蓝色光受体，具有两种异构化性质，遇到蓝色光可以促进气孔的开放，遇到绿色光则能够增加气孔的闭合速度[1]。

光质还可以通过渗透系统调节气孔的开闭。蓝色光可以使得麦芽糖和麦芽三糖的浓度上升，远高于红色光对有机酸和麦芽糖浓度的影响，因此通过光质对有机酸和碳水化合物浓度的影响，以及叶片上气孔大小和数目的控制来影响光合作用。

2 光质可以影响光合器官的生长发育

可见光可以调控光合器官的生长发育，尤其红色光可以抑制光合产物的输出，增加叶片的淀粉积累，对光合器官的正常发育起着至关重要的作用。蓝色光则可以对叶绿素的形成、气孔的闭合以及光合节律等生理过程进行有效调节。不同光质的光还可以对光合作用中不同类型的叶绿素蛋白质的形成产生影响并可以调控叶绿素蛋白质与光系统之间的电子传递，从而在一定程度上调控光合器官的生长发育。

3 光质对叶片叶绿素含量有直接影响

光质会对叶绿素a和叶绿素b的吸收产生作用，从而对光合作用的光反应阶段产生影响。研究表明，红色光可提高叶绿素a、b以及总叶绿素的含量，但对于叶绿素b的增加最为有利；而蓝色光可降低叶绿素含量，对叶绿素b的增加最为有利。蓝色光培养的植株一般具有阳生植物的特性，而红色光培养的植株与阴生植物相似。增加红色光的照射可提高植株叶绿素含量，使气孔导度增加，提高叶片蒸腾速率。光合速率比其他光照射的要快捷。而蓝色光由于可以促进叶片气孔的开放，增加了胞间二氧化碳的浓度，导致经蓝色光照射的植株叶绿素含量虽略低于其他光照射的植株，但光合速率仍明显较高[2]。研究发现，不同光质下的植株辅助色素的含量不同，能够使得光质对光合作用产生不同的影响。例如在白光辅助照射条件下，增强红色光的照射比例能使叶绿素含量不增反降。一般来讲，红色光和蓝色光都能使得植物的光合速率提高，而绿色光则可以使其减弱，对植物生长产生不利影响。

4 光质对光合碳的代谢具有调控作用

Rubisco是光合作用C3碳反应中重要的羧化酶,也是光呼吸中不可缺少的加氧酶，决定着光合作用中碳同化的速率，其活性受光照影响很大，会因光照强度的抑制作用随着光照强度的下降逐渐降低，这也是黑暗光照条件下碳反应的原因。因而，不同光照条件下，光合碳同化的速率不同。红色光下植物二氧化碳的同化率比蓝色光照射下的同化率要低[3]。由此可见，光质不仅可以调控植物叶绿素的含量和光合速率，还可以对光合碳的新陈代谢产生一定的调控作用。

在光合碳同化过程中，Rubisco是其中的关键酶，该种酶的活性直接影响着光合速率。研究显示，低光强与低R下生长的植物有着更高的Rubisco活动，这就提示高R对于Rubisco酶有着直接影响。在技术的革新下，关于光质对于植物光合作用的调控机理已经开始涉及蛋白与基因表达，人们对于这一问题也有了更加深入的认识。

综上所述，光合作用对世界上的生物来说非常重要，而可见光则是光辐射中对植物进行光合作用最为有效的辐射。可见光的波长也就是光质对光合作用中气孔器、叶绿素的含量、光合速率以及光合碳的代谢都具有一定的调控作用，因而对植物的光合作用有着举足轻重的影响。人们应该加大光质对光合作用调控机理的研究，以促进其在农作物增产方面的应用，为我国的粮食生产作出贡献。

[1]刘立侠,唐树延,许守民,等．光质对人参叶绿体结构和光合生理性状的影响[J].Journal of Integrative Plant Biology.1993(08)．

[2]许大全,高伟,阮军．光质对植物生长发育的影响[J]．植物生理学报，2015(08)．

[3]林小苹,赖钟雄,黄浅．光质对植物离体培养的影响[J].亚热带农业研究，2008(01)．

1005-2690（2017）08-0120-02

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