さまざまな機能タイプの植物の葉の2つの光化学系の間の周期的な電子の流れと光の分配

光化学系I（PSI）周辺の環状電子流（CEF）は、追加のATPを生成し、効率的な光合成を強化するために不可欠です。CEFの正確な推定には、ほうれん草などのいくつかのモデル種でのみ知られているPSI（FI）とPSII（FII）による吸収光の画分に関する知識が必要です。さまざまな照射施設の下でのC4草にはFIの測定値はありません。膜入口質量分析（MIM）を使用して葉の光化学系[式：テキストを参照]とクロロフィル蛍光を使用してPSII（ETR2）を使用して葉の線形電子フラックスを測定することにより、in vivoでのFIIを推定する新しい方法を開発しました。低光のデュアルパム、および（2）eTR1- [式：テキストを参照]としてCEF。C3草の場合、FIはそれぞれ制御下（高光）と日陰の条件が0.5および0.4でした。NADP-MEおよびNAD-MEサブタイプに属するC4種は0.6であり、PCKサブタイプは0.5を制御していました。すべての日陰で育てられたC4種は、0.7のNADP-ME草を除いて0.6のFIでした。また、Gymnosperm、Liverwort、およびFERN種のFiは0.3〜0.5の範囲であることが観察されました。CEFは照度とともに増加し、他の種と比較してC4草とシダの下部照射で誘導されました。CEFは、C4 NADP-ME種を除き、コントロール植物と比較して日陰で栽培された植物で大きかった。私たちの研究では、さまざまな植物官能基におけるCEF値とFI値の範囲が明らかになりました。この変動は、光合成の計算とモデリングの改善について考慮する必要があります。

Cyclic electron flow (CEF) around photosystem I (PSI) is essential for generating additional ATP and enhancing efficient photosynthesis. Accurate estimation of CEF requires knowledge of the fractions of absorbed light by PSI (fI) and PSII (fII), which are only known for a few model species such as spinach. No measures of fI are available for C4 grasses under different irradiances. We developed a new method to estimate (1) fII in vivo by concurrently measuring linear electron flux through both photosystems [Formula: see text] in leaf using membrane inlet mass spectrometry (MIMS) and total electron flux through PSII (ETR2) using chlorophyll fluorescence by a Dual-PAM at low light and (2) CEF as ETR1-[Formula: see text]. For a C3 grass, fI was 0.5 and 0.4 under control (high light) and shade conditions, respectively. C4 species belonging to NADP-ME and NAD-ME subtypes had fI of 0.6 and PCK subtype had 0.5 under control. All shade-grown C4 species had fI of 0.6 except for NADP-ME grass which had 0.7. It was also observed that fI ranged between 0.3 and 0.5 for gymnosperm, liverwort and fern species. CEF increased with irradiance and was induced at lower irradiances in C4 grasses and fern relative to other species. CEF was greater in shade-grown plants relative to control plants except for C4 NADP-ME species. Our study reveals a range of CEF and fI values in different plant functional groups. This variation must be taken into account for improved photosynthetic calculations and modelling.