研究光系统II、光系统I和藻胆体对红藻Cyanidioschyzon merolae体内荧光产量的贡献

《Photosynthesis Research》：Resolving the contributions of photosystem II, photosystem I, and phycobilisomes to the in vivo fluorescence yield in the red alga Cyanidioschyzon merolae

荧光诱导曲线和变量荧光动力学结合多波段检测，利用约束非负矩阵分解（NMF）分离红藻中PSII、PSI和PBS的荧光贡献，分析非光化学淬灭机制及电子传递调控。

　　

摘要

对红光和远红光区域测量的体内荧光强度进行分析，是估算与光系统II（PSII）相关的光合参数的常用方法。除了PSII之外，光系统I（PSI）和藻胆体（PBS）也会发出荧光，后者存在于蓝细菌、红藻和绿藻中。由于实际方法在区分PSII、PSI和PBS的荧光贡献方面存在局限性，因此PSI和PBS的实时荧光响应尚未得到充分研究。为了解析PSII、PSI和PBS对体内荧光强度的贡献，本文提出了一种基于荧光诱导曲线和在四个检测波段测量的可变荧光动力学特性的分析流程。荧光诱导曲线和可变荧光动力学是通过使用蓝光和琥珀光来测量的，这两种光分别优先激发了单细胞红藻Cyanidioschyzon merolae中的光系统（PSII和PSI）以及藻胆体（PBS）。PSI和PBS都对荧光诱导曲线有贡献，尽管贡献量较小但可以测量到；通过受限非负矩阵分解（NMF）技术，可以估算出不同检测波段下的相对荧光幅度。利用这些相对荧光幅度，结合可变荧光数据的最小二乘拟合，可以估算出PSII、PSI和PBS的相对荧光强度，以及与PSII相关的参数Φ_PSII。从最优NMF模型得到的动力学结果揭示了与PSII非光化学淬灭相关的多个过程，并为PSII、PSI和PBS之间的激子能量传递机制提供了见解。这种分析流程是揭示不同光合生物中PSI和PBS荧光强度动力学特性的有效方法。