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技術(shù)(Technology)
葉綠素?zé)晒馀c外星生命探索

時(shí)間:2024-09-02

作者:易科泰

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簡(jiǎn)介:M矮星是我們銀河系最常見(jiàn)的恒星,其中40%的M矮星有“超級(jí)地球”環(huán)繞,成為科學(xué)家外星生命探索關(guān)注的熱點(diǎn)。這些M矮星系及其超級(jí)地球行星是否存在生命?如何存在?是否適合居住?

  M矮星是我們銀河系最常見(jiàn)的恒星,其中40%的M矮星有“超級(jí)地球”環(huán)繞,成為科學(xué)家外星生命探索關(guān)注的熱點(diǎn)。這些M矮星系及其超級(jí)地球行星是否存在生命?如何存在?是否適合居???

  “萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”,M矮星光譜區(qū)別于太陽(yáng)光譜,主要表現(xiàn)為更強(qiáng)的紅外光譜、很低的PAR(光合有效輻射光譜,400-700nm)。意大利天文觀測(cè)與生命科學(xué)研究人員為此在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):利用葉綠素?zé)晒饧夹g(shù),通過(guò)模擬太陽(yáng)光、FR(750nm)、模擬M矮星光譜,檢測(cè)藍(lán)藻能否在M矮星光照下正常光合作用。實(shí)驗(yàn)采用了一種可合成葉綠素d和f的藍(lán)藻,這種藍(lán)藻可以利用750nm遠(yuǎn)紅光進(jìn)行放氧光合作用。

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,只有能夠合成葉綠素d和f的藍(lán)藻才能夠在遠(yuǎn)紅光下生存并進(jìn)行光合作用;令人吃驚的是,所有實(shí)驗(yàn)藍(lán)藻,包括能夠合成葉綠素d和f的藍(lán)藻、對(duì)照組(不能合成葉綠素d和f)都能夠在M矮星光譜下進(jìn)行生長(zhǎng)和正常的光合作用,表現(xiàn)為類似的Fv/Fm(葉綠素?zé)晒庵笖?shù),反應(yīng)光合效率)、隨著培養(yǎng)時(shí)間增大而提高的Fo(反映藻類的增長(zhǎng)——葉綠素含量的增長(zhǎng))。研究成果發(fā)表于《life》(Riccardo Dlaudi, etc. Super-Earths, M Dwarfs, and Photosynthetic Organisms: Habitability in the Lab. Life, 2021)。

  葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)被稱為植物光合作用的靈敏探針,廣泛應(yīng)用于光合生理研究、遺傳育種與植物表型組學(xué)研究、生態(tài)毒理學(xué)研究乃至太空生物學(xué)研究等。下圖為易科泰生態(tài)技術(shù)公司EcoTech®實(shí)驗(yàn)室人員與中科院植物所研究人員一起,利用FluorTron®多功能高光譜成像技術(shù)和葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù),對(duì)瓊脂培養(yǎng)藍(lán)藻和擬南芥進(jìn)行的成像分析結(jié)果:

上圖自左至右依次為擬南芥(其中左側(cè)紅圈標(biāo)記為NPQ4突變株)、擬南芥葉綠素?zé)晒獬上瘢‵740)、藍(lán)藻、藍(lán)藻葉綠素?zé)晒獬上瘢‵685);下圖為藍(lán)光激發(fā)和UV激發(fā)熒光光譜曲線對(duì)比。其中NPQ4突變株擬南芥葉綠素?zé)晒怙@著高于正常植株,這是由于NPQ4突變體不存在非光化熒光淬滅,葉綠素?zé)晒夂凸夂闲剩ㄔ诓淮嬖诿{迫的條件下)都有提高。

左圖:FluorTron多功能高光譜成像分析系統(tǒng);右圖:高通量成像分析

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