不同环境条件下光合作用对光响应模型的研究进展

作     者：王复标 杨小龙 康华靖 叶子飘 WANG Fu-biao;YANG Xiaolong;KANG Huajing;YE Zipiao

作者机构：井冈山大学数理学院生物物理研究所江西吉安343009 南通大学生命科学学院江苏南通226019 温州市农业科学研究院浙南作物育种重点实验室浙江温州325006 

出 版 物：《应用生态学报》 (Chinese Journal of Applied Ecology)

年 卷 期：2023年第34卷第7期

页      面：1995-2005页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090302[农学-植物营养学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(31960054,32260063) 江西省自然科学基金面上项目(20224BAB205020)资助。 

主　　题：光合作用 捕光色素分子 Ye模型 有效光能吸收截面 机理模型 

摘      要：光合作用对光的响应模型是研究植物在不同环境条件下光合特性的有力数学工具,可为定量描述植物光合速率对光合有效辐射的响应提供理论依据。本文基于植物光合作用对光响应经验模型的常用数学表达式特征,综述了这些模型的优势及其在实际应用中可能遇到的问题。在此基础上探讨了光合作用对光响应机理模型在描述植物的原初光反应以及光合生理生态方面的优势,并对该模型的发展进行了展望。光合作用主要由原初反应、同化力形成和碳同化构成,任何一个过程的变化均可直接影响植物的光化学效率和碳同化能力。原初反应主要涉及光能吸收、激子共振传递、量子能级跃迁和退激发等与光能吸收传递相联系的、纯粹的物理过程。光合作用对光响应经验模型难以解释植物的非光化学淬灭(NPQ)随光强的增加一直非线性增加,也难以回答植物的捕光色素分子吸收过量的光能且不能及时地用于光化学反应时,单线态叶绿素分子的寿命将延长等现象。与此同时,光合作用对光响应机理模型拟合得到的参数不仅可以反映植物的原初光反应特征,还可以描述植物捕光色素分子的物理特性,如处于激发态的捕光色素分子数(N_(k))、捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ_(ik)′)对光的响应规律以及捕光色素分子处于激发态的最小平均寿命(τmin)等。如何将环境因子(如温度、CO_(2)浓度等)耦合到光合作用对光响应机理模型中,并明确其与捕光色素分子物理参数N_(k)、σ_(ik)′和τ_(min)的依赖关系,可能是未来需要解决的问题。