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發(fā)菜（拉丁學(xué)名：Nostoc flagelliformeBorn. et Flah.），中文學(xué)名：發(fā)狀念珠藻，是藍(lán)藻門(mén)念珠藻目的一種藻類(lèi)，廣泛分布于世界各地（如中國(guó)、俄羅斯、索馬里、美國(guó)等）的沙漠和貧瘠土壤中，因其色黑而細(xì)長(zhǎng)，如人的頭發(fā)而得名，可以食用。

發(fā)菜是一種能固氮的光合原核生物。它的絲狀體中主要有兩種細(xì)胞：一種是營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，呈綠色，進(jìn)行光合作用——吸收、釋放、合成有機(jī)物質(zhì)；另一種是異形細(xì)胞，體積較大，細(xì)胞壁較厚，顏色較淡，主要進(jìn)行固氮作用——把空氣中的氮?dú)膺�原成氨，合成氨基酸。

由于發(fā)菜能用無(wú)機(jī)碳和無(wú)機(jī)氮合成有機(jī)碳和有機(jī)氮，對(duì)改良荒漠土壤，繁衍其他生物有重要意義。發(fā)菜被譽(yù)為“開(kāi)發(fā)荒漠的先鋒”。

發(fā)菜能在干燥狀態(tài)下存活好幾年，而且補(bǔ)水照光后其光合活性即可恢復(fù)。然而光質(zhì)對(duì)恢復(fù)其光合活性的影響及潛在機(jī)制仍未解決。

近期華中師范大學(xué)邱寶勝課題組利用英國(guó)Hansatech公司制造的Handy PEA植物效率分析儀和Chlorolab-2氧電極測(cè)定了不同光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)發(fā)菜補(bǔ)水后光合活性恢復(fù)過(guò)程中OJIP曲線(xiàn)、光合放氧速率和電子傳遞活性的變化，并結(jié)合膜分離和免疫印跡分析等技術(shù)深入探討了不同光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)發(fā)菜補(bǔ)水后光合活性恢復(fù)的影響機(jī)理。

圖1 發(fā)菜補(bǔ)水過(guò)程中不同光質(zhì)和光強(qiáng)對(duì)Fv / Fm的影響

該研究發(fā)現(xiàn)將野外收集的發(fā)菜暴露于≥2的不同光質(zhì)的光強(qiáng)下，PSⅡ的恢復(fù)速度如下：紅＞綠＞藍(lán)≈紫。進(jìn)一步降低光強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)弱紅光在發(fā)菜再水化的過(guò)程中促進(jìn)PSⅡ的恢復(fù)。

OJIP曲線(xiàn)和放氧速率表明放氧復(fù)合體是弱紅光促進(jìn)PSⅡ恢復(fù)的關(guān)鍵位點(diǎn)。受損的D1蛋白在脫水過(guò)程中存儲(chǔ)在類(lèi)囊體膜上，再水化過(guò)程中其降解并重新合成。弱紅光誘導(dǎo)PsbO與類(lèi)囊體膜相互作用。

圖2 發(fā)菜補(bǔ)水過(guò)程中紅光和藍(lán)光對(duì)電子傳遞活性的影響

因此，弱紅光在發(fā)菜再水化過(guò)程放氧復(fù)合體的激活和PSⅡ的功能恢復(fù)中起著重要的作用。在發(fā)菜的干旱棲息地，微弱的紅光可以刺激休眠的發(fā)菜在吸收露珠或雨水后蘇醒，使其在旱季的清晨最大化地生長(zhǎng)。