摘要
植物和藻类光合作用的光反应发生在叶绿体的类囊体膜上。类囊体膜中镶嵌的主捕光天线复合物LHCⅡ(light-harvestingcomplexⅡ)高效捕集光能，并将电子激发态能量传至反应中心(RC)，驱动原初电化学反应。另一方面，过量光照造成的过剩单重激发态叶绿素(1Chl*)可能诱导产生单线态氧等有害活性物种，而LHCⅡ能够及时、有效地猝灭过剩1Chl*实现光保护。假根羽藻(Bryopsiscorticulans)是一种海洋绿藻，生长在光照强度变化剧烈的潮间带。假根羽藻LHCⅡ与陆生植物菠菜LHCⅡ结构相似，但色素组成不同。前者含较高Chlb/a计量比和独特的羰基类胡萝卜素—管藻黄素和管藻素;这些羰基类胡萝卜素的S1态能级显著高于Chl的Qy能级，因此不利于Chl(Qy)向Car(S1)传能，从而像高等植物LHCⅡ那样通过Chla(Qy)→Car(S1)传能猝灭1Chl*(光保护)。 为了深入理解假根羽藻LHCⅡ的光保护机理，本工作以处于光捕集状态的LHCⅡ(不聚集的LHCⅡ)和处于能量猝灭状态的LHCⅡ(LHCⅡ聚集体)为对象，采用紫外-可见吸收、荧光、激光共振拉曼、圆二色等稳态光谱技术表征了上述两种不同状态LHCⅡ的光谱和色素结构变化特征，并且采用时间分辨荧光光谱技术，研究了它们在不同温度下的Chl荧光动力学。主要结果归纳如下:(ⅰ)在室温下(298K)，假根羽藻LHCⅡ位于680nm的Chl激子荧光(F-680)因LHCⅡ聚集而大幅猝灭，情况类似于菠菜LHCⅡ。(ⅱ)在低温下(158-78K)，假根羽藻LHCⅡ聚集体发射位于F-680谱带长波一侧的荧光(F-RE,红荧光谱带);F-RE谱带的峰值波长随温度降低而蓝移(708-694nm),且荧光寿命增加(1.68-2.49ns)。我们将这种荧光随温度降低而蓝移的反常现象归因于Chl激子态(EX)和Chl-Chl电荷转移态(CT)之间的相互作用(EX-CT)。(ⅲ)假根羽藻LHCⅡ聚集体的荧光动力学能够用包括EX和Chl-ChlCT态的动力学模型很好地模拟。(ⅳ)我们通过综合分析假根羽藻和菠菜LHCⅡ聚集体温度依赖的荧光动力学，发现Chl-ChlCT态布居数越高则Chl荧光猝灭程度越大，二者之间存在正相关的关系。 本工作表明，假根羽藻LHCⅡ可能拥有不同于高等植物LHCⅡ的光保护机制:假根羽藻LHCⅡ虽然不能通过Chla(Qy)→Car(S1)传能猝灭1Chl*，但能够通过聚集诱导的“EX-CT耦合态”快速、有效地猝灭1Chl*,从而实现光保护。本文提出的LHCⅡ聚集诱导的EX-CT光保护机制有助于理解假根羽藻适应苛刻光照条件的生存能力。
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