植物體內“電信號”的產生，一直被認為是一種植物對外界環境脅迫的響應機制，與大量的植物生理生化反應有著十分密切的關系，比如含羞草葉片運動、pin2基因表達、總蛋白合成抑制、乙烯合成、脫落酸和茉莉酮酸合成、根系磷酸鹽同化變化、韌皮部運輸能力下降、篩管分子卸載、植物非特異抗性增加等等。近年來，研究植物“電信號”與光合作用的關系逐漸成為關注的焦點，其中以AP（動作電位）和VP（電位變化）研究的最多，但多數情況下都是各執一詞沒有定論。
日前，俄羅斯科學家采用德國WALZ公司研發的便攜式光合-熒光測量系統GFS-3000和雙通道PAM-100測量系統Dual-PAM-100，利用“氣體交換-P700-葉綠素熒光同步測量技術”，利用經典的“灼燒葉片法”刺激植物產生“電信號”，再輔以低CO2濃度和低光照等處理條件，同步測量天竺葵氣體交換、葉綠素熒光（PSII）和P700（PSI）相關參數，全面分析了天竺葵光合作用對VP的響應。（Sukhov V et al., Analysis of the photosynthetic response induced by variation potential in geranium. Planta, 2011, in press）
結果發現，正常條件下VP引起天竺葵光合作用降低，主要表現為PSI和PSII實際量子產量（φPSI、φPSII）、CO2同化速率（A）、氣孔導度（GH2O）均顯著下降，并且光反應階段的大量參數（φPSI、φPSII、qP、qN、Y(ND)）變化與暗反應CO2同化速率（A）密切相關，這與低濃度CO2以及無光照條件下相似，表明開爾文循環鈍化對于植物“電信號”誘導的光合響應具有重要作用。然而，由于VP引起的PSI受體側電子傳遞的降低與暗反應CO2同化速率（A）無明顯相關性，且不依賴于外界CO2濃度和光強的影響。因此，推測天竺葵中VP引起的光反應鈍化存在兩條不同的途徑，即強烈依賴于暗反應鈍化和不依賴于暗反應鈍化途徑。
該文是繼日本學者發表了全球第一篇同步測量氣體交換-P700-葉綠素熒光的文章（Yamori W, Sakata N, Suzuki Y, Shikanai T, Makino A: Cyclic electron flow around photosystem I via chloroplast NAD(P)H dehydrogenase (NDH) complex performs a significant physiological role during photosynthesis and plant growth at low temperature in rice. The Plant Journal, 2011: in press.）之后，國際科研界發表的全球第二篇同步測量氣體交換-P700-葉綠素熒光的文章。
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圖1 天竺葵受刺激部位、電勢測定部位和熒光參數測定部位。E1和E2分別為第一與第二電極，ER為參比電極，E1和E2之間的距離大約為8cm，通過灼燒葉片尖部（3cm2面積，3-4s）刺激植物。 |
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圖2 電勢、CO2同化速率（A）、氣孔導度（GH2O）、PSI和PSII的量子產量（φPSI、φPSII）變化。a電信號傳播至葉片（n=8）；b電信號沒有傳播至葉片（n=2）。 |
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圖3 不同條件下，VP誘導的CO2同化速率（A）、氣孔導度（GH2O）以及光反應階段參數（φPSI、φND、φNA、φPSII、qN、qP）變化。a對照條件下（光照強度100μmol m-2s-1，外界CO2濃度360μl l-1）；b無光照條件下；c低CO2濃度（15μl l-1），Ci為胞間CO2濃度。 |
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圖4 CO2同化速率（A）變化。a氣孔導度；b光反應參數；cVP與低濃度CO2誘導。 |
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圖5 VC條件下，CO2同化速率（A）與光反應階段參數的相互關系。 |
