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World File Search System光合作用
光合作用系统I能量传递复杂网络对目标节点攻击和随机节点失效的鲁棒性
在本文中，我们对豌豆植物（Pisum sativum）的光系统 I (PSI) 复杂网络实施并比较了文献中的 10 种节点移除（攻击）策略，代表了其节点/发色团之间的 FRET 能量转移。我们用四个指标来衡量网络稳健性（功能）。节点攻击策略和网络稳健性指标同时考虑了网络的二元拓扑和加权结构。首先，我们发现众所周知的节点中介中心性攻击在 PSI 网络上无效，这种攻击已被证明可有效拆除大多数现实世界网络的拓扑连通性。其次，PSI 较高的网络连接水平导致节点属性的退化，即使根据特定的节点中心性度量移除节点，也会导致类似随机的节点移除。即使受到节点攻击，这种现象也会导致 PSI 网络功能的下降非常小。这种结果表明，基于经典节点属性（例如度或中介中心性）的节点攻击策略在拆除具有非常高连接水平的现实世界网络时可能效率低下。最后，可以通过调整截止距离 (CD) 来构建 PSI 网络，该距离定义节点/发色团之间的可行能量传输，并逐步丢弃远距离节点/发色团之间的较低能量传输链接。这代表了一种“权重阈值”程序，使我们能够在从 PSI 中逐步修剪较低权重的链接时调查节点攻击策略的有效性
植物生长发育的关键驱动因素
在光合作用过程中，气体二氧化碳与水和太阳能相互作用形成固体碳水化合物 [1]。碳水化合物的合成是将太阳能储存为“食物”的分子机制。[2]。光合作用是促进植物生长发育的基本生物过程之一。作为重要的能量来源和发育的基础，产生的葡萄糖使植物能够产生蛋白质、脂质和核酸以及其他关键大分子。此外，光合作用的副产物氧气对大多数物种的呼吸至关重要。直接影响植物生长和生产的环境因素，包括温度、光照强度、二氧化碳含量和水资源利用率，都会影响光合作用效率。认识机制了解光合作用及其对植物发育的影响对于改进耕作方法、最大限度提高作物产量以及解决与粮食安全和气候变化有关的问题至关重要。本摘要概述了光合作用在植物生长中的重要性及其对生态系统和人类社会的更广泛影响。由于光合作用使植物能够将光能转化为化学能，因此对植物的生长至关重要。在此过程中，叶绿素吸收阳光，将水和二氧化碳转化为氧气和葡萄糖。植物细胞利用它们产生的葡萄糖作为主要能量来源和构建块，促进生长和必需物质的制造。光、温度和二氧化碳水平等环境因素会影响光合作用，进而影响植物的产量。了解光合作用对于改进耕作方法、提高作物产量以及应对气候变化和粮食安全问题至关重要。所有植物都需要从光合作用过程中产生的碳水化合物中获取能量来生长和维持 [3]。为了使植物的休眠芽和地下部分从生长季节结束到春季返青期间保持活力，秋天碳水化合物会被储存在冠、匍匐茎或根茎中 [4]。阳光很容易获取能量，我们呼吸的空气中也一直存在二氧化碳 [5]。当气温适合植物生长时，土壤水分是光合作用的限制因素。碳水化合物是所有活植物细胞生存和运作所必需的；尽管如此，光合作用只有在具有叶绿素的细胞中并在有阳光的情况下才能进行 [6]。从绿叶或其他来源（树干）转移的碳水化合物是那些不直接参与光合作用的植物细胞的唯一能量来源 [7]。库是接收组织。干旱期间，土壤中可获取的水量会减少 [8]。
通过 C3 到 C4 工程改良作物的挑战和方法
随着世界人口的快速增长和自然资源的日益减少，我们现在面临着巨大的挑战，既要提高作物产量，又要提高资源利用效率。将 C4 光合作用引入 C3 作物被广泛认为是应对这一挑战的关键策略，因为 C4 植物在光合作用和资源利用方面比 C3 植物更有效率，特别是在生产力潜力巨大的炎热气候下。有证据表明，C4 光合作用是在多个谱系中从 C3 光合作用进化而来的，这为这种 C3 到 C4 工程的可行性提供了支持。然而，C3 到 C4 工程并非易事，因为必须将 C4 光合作用所必需的几个特征引入 C3 植物。其中一个特征是光合作用的两个阶段（CO 2 固定和碳水化合物合成）在空间上分别分离到叶肉细胞和束鞘细胞中。另一个特征是克兰兹解剖结构，其特点是叶肉细胞和束鞘 (BS) 细胞之间紧密相关（比例为 1:1）。这些解剖学特征与 C4 特异性碳固定酶 (PEPC) 一起形成了一种 CO 2 浓缩机制，可确保较高的光合作用效率。过去人们付出了很多努力将 C4 机制引入 C3 植物，但这些尝试都没有成功，我认为这是由于缺乏对 C3 和 C4 途径的系统级理解和操纵。作为 C3 到 C4 工程的先决条件，我建议不仅必须阐明控制 C3 和 C4 植物中 Kranz 解剖学和细胞类型特异性表达的机制，还必须充分了解 C3 和 C4 光合作用背后的基因调控网络。在这篇评论中，我首先描述了过去和当前为提高 C3 植物的光合作用效率所做的努力及其局限性；然后，我讨论了应对这一挑战的系统方法、一些实际问题以及有助于我们解决这些问题的最新技术创新。
利用常绿树木生产可持续能源
图 1. 利用绿树在光合作用和其他生理活动中产生的电子产生电流。常绿树（如针叶树）的光合作用和其他生理过程会产生连续的电子运动。该提案探索了使用高灵敏度传感器捕获植物器官内的电子能量并将其转化为可用电能的可能性，为电话、灯和路灯等设备供电。在大型森林地区，成千上万棵甚至数百万棵树木茂盛生长，累积产生的电量足以为较重的设备供电或照亮村庄和城市的街道。虽然所有光合作用活跃的树木（特别是在春季和初夏）都有可能发电，但常绿树尤其适合这种方法。它们持续的生理和光合作用活动（即使在冬季）也使它们成为提供稳定、全年能源的理想选择。利用光合作用过程中产生的能量，该提案构思了一种可持续且环保的解决方案，以满足农村和城市地区的至少部分能源需求。为了确保安全，实施预防潜在火灾危险的标准和措施以及建立强大的管理和维护系统非常重要。
提高光合效率的研究进展
摘要：光合作用是地球上最大的质量和能量转换过程，它是几乎所有生物学活动的物质基础。与理论值相比，光合作用期间将吸收的光能转化为能量物质的效率非常低。基于光合作用的重要性，本文总结了从各个角度提高光合作用效率的最新进展。The main way to improve photosynthetic efficiency is to optimize the light reactions, including increasing light absorption and conversion, accelerating the recovery of non-photochemical quenching, modifying enzymes in the Calvin cycle, introducing carbon concentration mechanisms into C 3 plants, rebuilding the photorespiration pathway, de novo synthesis, and changing stomatal conductance.这些事态发展表明，光合作用有明显的改善空间，为提高农作物产量和减轻气候条件变化提供了支持。
职业安全与健康杂志 - NIOSH
摘要：室内植物的栽培已成为全球研究人员关注的话题，因为它具有改善室内空气质量（IAQ）的潜力。然而，需要研究每种植物的环境因素适应性以与原生环境相对应。本研究调查了所选植物在室内生存的能力。在进行实验之前，所有选定的植物都与室内环境同化了两个月。本实验中的光合作用过程将作为确定每种植物的比较的指导。使用便携式光合作用系统设备（LI-COR 6400）确定每种植物的光合作用率水平。因此，在所有测试的植物中，蜘蛛植物在室内环境中生长的效果较差，光合作用率值高达 -0.15。此外，吊兰的光补偿点（LCP）也表明其光强度消耗为 2960 勒克斯，远高于 300 勒克斯。综上所述，本研究中只有红掌、哑藤、黄金葛、卡达卡蕨、祈祷植物和合果芋六种植物能够在室内环境中生存。在下一阶段的研究中，这六种植物可能会对改善室内空气质量产生良好的效果。
社论：生物和非生物胁迫中的叶绿素荧光分析，第二卷
叶绿素荧光发射是由吸收的光能引起的，这些光能不会以热量的形式消散，也不会用于植物的光合作用反应。光合作用分为两个不同的部分，即光反应和二氧化碳 (CO 2 ) 固定。在光反应中，光能被用来生成氧化蛋白质复合物，该复合物能够在光系统 II (PSII) 中从水中提取电子，同时重新激发提取的电子以还原光系统 I (PSI) 中的 NADP +。这些“光收集”反应导致 ATP 和还原力（还原铁氧还蛋白和 NADPH）的形成，随后通过卡尔文 - 本森 - 巴沙姆循环进行 CO 2 固定。叶绿素 a 荧光分析可以确定直接用于光化学的吸收光能量，并估计生物或非生物胁迫下的光合作用效率 ( Moustakas 等人，2021 年；Moustakas，2022 年)。叶绿素 a 荧光信号可以根据光合作用活性进行解释，以获得有关光合作用机构状态的信息，尤其是光系统 II (PSII) 的状态信息 ( Murchie 和 Lawson，2013 年；Moustakas 等人，2021 年)。叶绿素荧光测量已广泛用于探测光合作用机制的功能和筛选不同作物以耐受各种压力和营养需求（Guidi 和 Calatayud，2014 年；Kalaji 等人，2016 年；Sperdouli 等人，2021 年；Moustakas 等人，2022a 年）。使用脉冲幅度调制 (PAM) 方法可以主要计算引导至 PSII 进行光化学反应的吸收光能量，这些能量通过非光化学猝灭 (NPQ) 机制以热量形式耗散或通过不太明确的非辐射荧光过程耗散，分别标记为 F PSII 、F NPQ 和 F NO ，它们的总和等于 1（Kramer 等人，2004 年）。在本研究中，我们总结了本期特刊中的文章，为读者更新了该主题，并讨论了叶绿素荧光的当前应用
催化光降解结合微藻斜生栅藻去除水中四环素及藻类光合作用和转录的响应
降解液中的抗生素四环素 (TC) 及其降解产物 (TDPs) 存在严重的环境问题，例如损害人体健康和降低生态风险，因此需要进一步处理后才能排入水环境，此外，它们对微藻的环境影响尚不清楚。本研究采用水钠锰矿光催化和紫外照射降解 TC，随后利用微藻 Scenedesmus obliquus 进行生物净化。此外，还检测了微藻的光合活性和转录以评估 TC 和 TDPs 的毒性。结果表明，光催化降解 30 min 后效率达到 92.7%，检测到 11 种中间产物。微藻在 8 d 后就达到了较高的 TC 去除率 (99.7%)。降解的TC溶液（D）处理下的S. obliquus生物量显著低于纯TC（T）（p < 0.05），且T处理下的S. obliquus恢复力优于D处理。不同处理的转录组分析显示，差异基因表达主要涉及光合作用、核糖体、翻译和肽代谢过程。光合作用相关基因的上调和叶绿体基因的差异表达可能是S. obliquus在暴露于TC和TDPs时获得高光合效率和生长恢复的重要原因。本研究为采用催化降解和微藻净化相结合的方式去除TC提供了参考，也有助于认识TDPs在自然水环境中的环境风险。