萝卜叶片光合作用原初能流和电子传输动力学建模  

作　　者：严予 游嘉 邓艺萱 张路遥 朱钟湖 闫康 卢礼萍[1] 王燕[3] 

机构地区：[1]南京农业大学理学院,江苏南京210095 [2]南京农业大学人工智能学院,江苏南京210095 [3]南京农业大学园艺学院,江苏南京210095

出　　处：《广西物理》2024年第4期1-6,12,共7页Guangxi Physics

基　　金：江苏现代农业产业技术体系项目[JATS(2022)463];南京农业大学大学生创新训练项目;中央高校基本科研业务费专项(XUEKEN2022033);南京农业大学2024年“智能+课程”(z562419305/050)

摘　　要：[目的]本文旨在探究基于叶绿素荧光动力学(OJIP)的光合作用能量和电子传输模型,用以反馈和量化作物生理状态,为作物生长建模和智慧调控提供理论依据。[方法]一方面,建立了一个简洁(忽略了天线系统到反应中心的能量转移和PQ池)并能囊括光系统II能量和电子流主要特点(考虑了开放和闭合反应中心的情况、态间能流穿越,双电子门模型)的光合作用暗反应模型,最终归纳出八个氧化还原态(x_(1)~x_(8))的微分反应方程和十四个反应常数。另一方面,利用叶绿素荧光仪采集了两种萝卜‘NAU-WXQ’(绿皮绿肉)和‘NAU-DHP’(红皮白肉)成熟叶正面和反面的荧光动力学数据。基于最小二乘法的Matlab编程,用所建模型的荧光输出参量对实验值进行拟合,获得符合逻辑的并且最小残差的反应常数组合。最后,对比分析了两萝卜品种叶片正反面光合参数、其他状态量动力学以及不同初始态对荧光动力学的影响。[结果]所建模型能很好的拟合OJIP荧光动力学,特别对于JIP相的拟合平均残差达到0.57,并获得四个样品的反应常数;同时还发现叶片正面OJIP荧光动力学规律跟反面存在较大差异,主要来自于J相。[结论]通过分析反应常数,确定了光合作用特定状态量之间的能量穿越;通过对比四样品光合反应模型拟合结果,发现叶片反面光能传输效率高于正面,而电子转移效率则小于正面。

关 键 词：光合作用 叶绿素荧光 OJIP 建模 最小二乘法 

分 类 号：S631.1[农业科学—蔬菜学] TM914.4[农业科学—园艺学]