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外源腐胺调节盐胁迫下黄瓜LHCⅡ耗散过剩激发能的机理研究
外源腐胺调节盐胁迫下黄瓜LHCⅡ耗散过剩激发能的机理研究
摘要
高盐胁迫对于植物的生长和发育产生了严重的影响。光合作用是植物能量转化的重要过程，而光合膜上的叶绿素蛋白复合体（LHC）是光能的主要捕捉器和能量分配器。然而，高盐胁迫会导致LHCⅡ（主要的叶绿素蛋白复合体）的过剩激发能量，从而产生过氧化氢和自由基的积累，进而损害光合电子传递链。本研究旨在探究外源腐胺在调节盐胁迫下黄瓜LHCⅡ耗散过剩激发能的机理。
通过实验室培养黄瓜幼苗，在培养基中添加不同浓度的盐胁迫剂，同时添加不同浓度的外源腐胺。利用光谱分析、荧光参数测定和相关酶活性分析等技术手段，研究了外源腐胺对盐胁迫下黄瓜LHCⅡ耗散过剩激发能的影响。
研究结果表明，高盐胁迫下，黄瓜叶片中的叶绿素含量显著下降，而外源腐胺可以部分逆转这一趋势。盐胁迫引起的LHCⅡ过剩激发能通过光系统Ⅱ（PSII）和光系统Ⅰ（PSI）的电子转移途径传递到躯干电子链（CEF），导致ROS的产生。而外源腐胺的加入可以抑制ROS的积累，并调节光合电子传递链的平衡。此外，外源腐胺还可以提高某些抗氧化酶（如超氧化物歧化酶和过氧化物酶）的活性，进一步减少ROS的产生。
进一步的研究发现，外源腐胺通过调节蛋白激酶的激活和磷酸化水平，影响了黄瓜LHCⅡ的构象变化，从而调控了LHCⅡ对盐胁迫的响应。外源腐胺可以调节某些信号通路中的蛋白激酶，如MAPK和CDPK，进而改变LHCⅡ的特异性磷酸化和蛋白激酶的活性，改变叶绿体的组织结构和功能。
综上所述，本研究发现外源腐胺可以通过多个途径调节盐胁迫下黄瓜LHCⅡ耗散过剩激发能。这为进一步解析腐胺与光合作用的相互作用提供了理论基础，并为盐胁迫下植物光合作用的调控提供了新的途径。
关键词：高盐胁迫；黄瓜；LHCⅡ；腐胺；光合作用
Abstract
Highsaltstresshasasignificantimpactonthegrowthanddevelopmentofplants.Photosynthesisisanimportantprocessforenergyconversioninplants,andthechlorophyll-proteincomplexes(LHCs)onthethylakoidmembranearetheprimarylightharvestersandenergydistributors.However,highsaltstresscanleadtotheexcessexcitationenergyofLHCⅡ(themainchlorophyll-proteincomplex),resultingintheaccumulationofhydrogenperoxideandfreeradicals,whichsubsequentlydamagethephotosyntheticelectrontransferchain.ThisstudyaimstoexplorethemechanismofexogenouspolyaminesinregulatingthedissipationofexcessexcitationenergyofLHCⅡundersaltstressincucumber.
Cucumberseedlingswereculturedinthelaboratoryandtreatedwithdifferentconcentrationsofsaltstressintheculturemedium,whiledifferentconcentrationsofexogenouspolyamineswereadded.Spectralanalysis,fluorescenceparameterdetermination,andanalysisofrelatedenzymeactivitieswereusedtostudytheeffectofexogenouspolyaminesonthedissipationofexcessexcitationenergyofLHCⅡundersaltstressincucumber.
Theresultsshowedthatthechlorophyllcontentincucumberleavessignificantlydecreasedunderhighsaltstress,andexogenouspolyaminescouldpartiallyreversethistrend.TheexcessexcitationenergyofLHCⅡinducedbysaltstresswastransferredtothecyclicele