光质对光合作用的影响
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而远红光下气孔较 小但 数量较多 。 １ ．２ 光 质对叶绿体的影响 红光 和远红光可 通过 光
１ ． ６ 光质与光 合作 用 植物 光合 色素 吸收一个 适 当
能量的光子也将从色素分子 中逸 出一个 电子。必须强 调一个光子不可能把它 的能 量传递 给两个 或者更多 的 电子 ， 两个或者 更多 的光子 的能 量也 不能 结合起 来 发 射一个 电子 ， 因此必须 具有 一个 超过 临界 值 的能量 的
蓝光 ＋ ７ ０ ％ 白光、 ３ ０ ％红光 ＋ ７ ０ ％ 白光 和 １ ０ ０ ％ 白光处
理 烟草 ， 结果表 明 ： 与相 同光强 的白光处 理 对照 比较 ，
・
５ ６・
生物 学教学 ２ ０ １ ３ 年（ 第３ ８ 卷） 第４ 期
光 质 对 光 合 作 用 的 影 响
蔡辉儒 （ 四 川 省 绵 阳 中 学 ６ ２ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 光合作用受 多种 因素的影 响 ， 本文就光质 对光合作 用的影 响进行 阐述 。
光合作用 光质 红橙 光 蓝紫光 关键词
Ｒ ｕ ｂ ｉ ｓ ｃ ｏ 是光合作用碳 同化 的
的扩展 ， 而红光更有利于光合产物 的积累。
光质还影响到 气孔 的开 合 。研究 表 明 ， 叶绿体 中 存在的一种特 殊 的蓝 光受 体 （ 玉米 黄质 ） 使 得 蓝光 在
关键 酶 ， 光质 不但影 响其合 成还可影 响其 活性 。此 外 ， 在多 种植 物中发现增加蓝光 比例可 以提高 植物 呼吸速 率 和硝酸还原酶 活性 ， 前 者 的产物 为蛋 白质类 合成 提 供 了充分的碳架 ； 后 者则 提供 了较 多 的可 同化 态 的氨 源。所以 ， 相对而言 ， 蓝光更 加 有利 于蛋 白质 的合 成 ；
量。
光质对植物光合作用的影响。发现不同光质对植物光 合作用 的影 响是不 同的 ， 这 与植 物 的种类 、 发育 年龄 、
发育状态 、 组织 部位 有关 ， 也 可能 与光 质处 理 方式 、 环
境条件 不同有很大的关系。 ２ ． １ 有 关红光促 进光合 速率 的 实验 有学 者用 ３ ０ ％
红光能促进植物伸 长生长 。
１ 光质影 响光 合作用的相关机理
色素复合体 （ Ｌ Ｈ Ｃ ） 和核酮糖 一１ ， ５一二磷 酸羧化酶／ 加
氧酶 （ Ｒ ｕ ｂ ｉ ｓ ｃ ｏ ） 相关 基 因的 转 录也受 红光 和远 红 光协
同调节 。 １ ． ５ 光质影响酶 活性
１ ． １ 光质 对叶 片的影 响 光 质 影响 叶片生 长。蓝 光 有利 于叶绿 体 的发育 ， 红、 蓝、 绿复合 光有 利于 叶面 积
光合作 用。因此 ， 光合 作用 的光 反应并 不 与光 能量 呈 正 比， 而是与光量子数呈正 比 ｊ 。
２ 光质影响光合作用的相关试验
高） ， 而红光培养 的植株 与 阴 生植 物相 似 （ 叶绿素 ａ ／ ｂ
近年来 ， 很多科学 工作 者通 过不 同 的方式 研究 了
较低 ） 。此外 ， 光质还能影 响植 物叶片的类胡萝 卜 素含
红光更有利于糖类物质 的积 累。
促进气孔开放方面具有更 高的量 子效率 。光质 可 以调 节保卫细胞 内的物质 浓度 ， 通过 渗透作 用实 现对气 孔
开闭 的调节 【 ３ ｌ 。此外 ， 光 质对气 孑 Ｌ 的大 小和数 目也有 影响 。研究发现 ， 红光下 菊花的气孔较大但 数量较少 ，
１ ．３ 光质 对光 系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ影响 光质 能调控 叶绿 体类 囊
体膜 的结构 和功能。据报道 ， 红光处 理 的黄瓜 叶片 Ｐ Ｓ
Ⅱ活性 与 Ｐ ｓ Ⅱ原初 光 能转换 效 率 比白光 和蓝 光处 理 高； 蓝光 处理 的 Ｐ ｓ Ⅱ活性 最低 ， 但Ｐ ｓ Ｉ活性最 高。但 也有 不 同的报道 ， Ｂ ｏ ｎ ｄ ａ ｄ ａ等研究 发现 ， 叶绿体 的光化
的部分 ， 具有 最 大 的光 合 活性 ， 所 以也称 为 生 理有 效
光 。其次是蓝 、 紫光也能被 叶绿 素 、 胡萝 卜 素 等强烈吸 收， 只有绿光在光合 作用 中很少被 吸 收利 用 Ｌ ２ Ｊ 。许多 实验证 明， 不 同波长 的光对植 物的生长有 不同的影 响 ，
蓝紫光能抑制植 物 的伸 长而使 植 物形 成 矮粗 的形态 ；
而使激发能在两 系统 间合 理分配 。但单色 光的波长范
围太 窄 ， 有 可能引起 Ｐ Ｓ Ｉ和 Ｐ Ｓ Ｉ Ｉ 的光子不 均衡而 改变
电子 传递链 ， 从而降低表观量子产额 ｊ １ ．４ 光质对基 因表 达的影 响 Ｄ ｌ 蛋 白和 Ｄ ２蛋 白组 成了 Ｐ ｓⅡ反应中心 的基 本框架 。Ｄ ｌ 蛋 白是 由质体 基 因ｐ ｓ ｂ Ａ编码 的， 它 既能 为各 个辅 助 因子提 供 结合 位 点， 也对原初 电荷 的分 离和传 递起 着重 要 的作 用 。研 究表明， ｐ ｓ ｂ Ａ基 因的表 达受 光质 的影 响 。此 外 ， 聚光
光子才 能使 色素分 子 中的一个 电子 受激 发 ， 从 而启 动
敏色素借助 细胞微 管系统介导叶绿体 运动 。红光 可以 使 叶绿体 宽面朝向光的一面 ， 而远红光逆转这个过程 。 不同光 质还可以调节叶绿素含 量。尽 管 叶绿 素含 量 可能因植 物种类 、 组织器官不 同而不同 ， 但大 多试验 表明 ， 蓝 光可 以提高多种植 物的叶绿素 ａ 含量 ， 且 蓝光 下的植株一般具有 阳生植 物 的特性 （ 叶绿素 ａ ／ ｂ值较
可见光大致划 分 为红 光 、 橙光、 黄光、 绿光、 青光、 蓝光 、 紫光 ｌ 。植物 对光 的吸收不 是全波 段的而是 有 选 择性的 ， 但 不 同绿 色 植 物对 光 的吸 收谱 基本 相 同。
在 植物利用的可见光 中， 红、 橙光 是被 叶绿素 吸收最多
Ｐ ｓ Ｉ 和Ｐ Ｓ Ⅱ各成分 的比例调节来 抵消 这种不 平衡 ， 从
１ ． ６ 光质与光 合作 用 植物 光合 色素 吸收一个 适 当
能量的光子也将从色素分子 中逸 出一个 电子。必须强 调一个光子不可能把它 的能 量传递 给两个 或者更多 的 电子 ， 两个或者 更多 的光子 的能 量也 不能 结合起 来 发 射一个 电子 ， 因此必须 具有 一个 超过 临界 值 的能量 的
蓝光 ＋ ７ ０ ％ 白光、 ３ ０ ％红光 ＋ ７ ０ ％ 白光 和 １ ０ ０ ％ 白光处
理 烟草 ， 结果表 明 ： 与相 同光强 的白光处 理 对照 比较 ，
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５ ６・
生物 学教学 ２ ０ １ ３ 年（ 第３ ８ 卷） 第４ 期
光 质 对 光 合 作 用 的 影 响
蔡辉儒 （ 四 川 省 绵 阳 中 学 ６ ２ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 光合作用受 多种 因素的影 响 ， 本文就光质 对光合作 用的影 响进行 阐述 。
光合作用 光质 红橙 光 蓝紫光 关键词
Ｒ ｕ ｂ ｉ ｓ ｃ ｏ 是光合作用碳 同化 的
的扩展 ， 而红光更有利于光合产物 的积累。
光质还影响到 气孔 的开 合 。研究 表 明 ， 叶绿体 中 存在的一种特 殊 的蓝 光受 体 （ 玉米 黄质 ） 使 得 蓝光 在
关键 酶 ， 光质 不但影 响其合 成还可影 响其 活性 。此 外 ， 在多 种植 物中发现增加蓝光 比例可 以提高 植物 呼吸速 率 和硝酸还原酶 活性 ， 前 者 的产物 为蛋 白质类 合成 提 供 了充分的碳架 ； 后 者则 提供 了较 多 的可 同化 态 的氨 源。所以 ， 相对而言 ， 蓝光更 加 有利 于蛋 白质 的合 成 ；
量。
光质对植物光合作用的影响。发现不同光质对植物光 合作用 的影 响是不 同的 ， 这 与植 物 的种类 、 发育 年龄 、
发育状态 、 组织 部位 有关 ， 也 可能 与光 质处 理 方式 、 环
境条件 不同有很大的关系。 ２ ． １ 有 关红光促 进光合 速率 的 实验 有学 者用 ３ ０ ％
红光能促进植物伸 长生长 。
１ 光质影 响光 合作用的相关机理
色素复合体 （ Ｌ Ｈ Ｃ ） 和核酮糖 一１ ， ５一二磷 酸羧化酶／ 加
氧酶 （ Ｒ ｕ ｂ ｉ ｓ ｃ ｏ ） 相关 基 因的 转 录也受 红光 和远 红 光协
同调节 。 １ ． ５ 光质影响酶 活性
１ ． １ 光质 对叶 片的影 响 光 质 影响 叶片生 长。蓝 光 有利 于叶绿 体 的发育 ， 红、 蓝、 绿复合 光有 利于 叶面 积
光合作 用。因此 ， 光合 作用 的光 反应并 不 与光 能量 呈 正 比， 而是与光量子数呈正 比 ｊ 。
２ 光质影响光合作用的相关试验
高） ， 而红光培养 的植株 与 阴 生植 物相 似 （ 叶绿素 ａ ／ ｂ
近年来 ， 很多科学 工作 者通 过不 同 的方式 研究 了
较低 ） 。此外 ， 光质还能影 响植 物叶片的类胡萝 卜 素含
红光更有利于糖类物质 的积 累。
促进气孔开放方面具有更 高的量 子效率 。光质 可 以调 节保卫细胞 内的物质 浓度 ， 通过 渗透作 用实 现对气 孔
开闭 的调节 【 ３ ｌ 。此外 ， 光 质对气 孑 Ｌ 的大 小和数 目也有 影响 。研究发现 ， 红光下 菊花的气孔较大但 数量较少 ，
１ ．３ 光质 对光 系统ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ影响 光质 能调控 叶绿 体类 囊
体膜 的结构 和功能。据报道 ， 红光处 理 的黄瓜 叶片 Ｐ Ｓ
Ⅱ活性 与 Ｐ ｓ Ⅱ原初 光 能转换 效 率 比白光 和蓝 光处 理 高； 蓝光 处理 的 Ｐ ｓ Ⅱ活性 最低 ， 但Ｐ ｓ Ｉ活性最 高。但 也有 不 同的报道 ， Ｂ ｏ ｎ ｄ ａ ｄ ａ等研究 发现 ， 叶绿体 的光化
的部分 ， 具有 最 大 的光 合 活性 ， 所 以也称 为 生 理有 效
光 。其次是蓝 、 紫光也能被 叶绿 素 、 胡萝 卜 素 等强烈吸 收， 只有绿光在光合 作用 中很少被 吸 收利 用 Ｌ ２ Ｊ 。许多 实验证 明， 不 同波长 的光对植 物的生长有 不同的影 响 ，
蓝紫光能抑制植 物 的伸 长而使 植 物形 成 矮粗 的形态 ；
而使激发能在两 系统 间合 理分配 。但单色 光的波长范
围太 窄 ， 有 可能引起 Ｐ Ｓ Ｉ和 Ｐ Ｓ Ｉ Ｉ 的光子不 均衡而 改变
电子 传递链 ， 从而降低表观量子产额 ｊ １ ．４ 光质对基 因表 达的影 响 Ｄ ｌ 蛋 白和 Ｄ ２蛋 白组 成了 Ｐ ｓⅡ反应中心 的基 本框架 。Ｄ ｌ 蛋 白是 由质体 基 因ｐ ｓ ｂ Ａ编码 的， 它 既能 为各 个辅 助 因子提 供 结合 位 点， 也对原初 电荷 的分 离和传 递起 着重 要 的作 用 。研 究表明， ｐ ｓ ｂ Ａ基 因的表 达受 光质 的影 响 。此 外 ， 聚光
光子才 能使 色素分 子 中的一个 电子 受激 发 ， 从 而启 动
敏色素借助 细胞微 管系统介导叶绿体 运动 。红光 可以 使 叶绿体 宽面朝向光的一面 ， 而远红光逆转这个过程 。 不同光 质还可以调节叶绿素含 量。尽 管 叶绿 素含 量 可能因植 物种类 、 组织器官不 同而不同 ， 但大 多试验 表明 ， 蓝 光可 以提高多种植 物的叶绿素 ａ 含量 ， 且 蓝光 下的植株一般具有 阳生植 物 的特性 （ 叶绿素 ａ ／ ｂ值较
可见光大致划 分 为红 光 、 橙光、 黄光、 绿光、 青光、 蓝光 、 紫光 ｌ 。植物 对光 的吸收不 是全波 段的而是 有 选 择性的 ， 但 不 同绿 色 植 物对 光 的吸 收谱 基本 相 同。
在 植物利用的可见光 中， 红、 橙光 是被 叶绿素 吸收最多
Ｐ ｓ Ｉ 和Ｐ Ｓ Ⅱ各成分 的比例调节来 抵消 这种不 平衡 ， 从