类胡萝卜素循环 – 一种保护植物抵御氧化压力的机制

在光合生物中已描述出六种不同的类胡萝卜素循环。它们都保护光合装置免受光诱导氧化压力引起的光损伤。过度激发条件在叶绿体中导致NADP池的过度还原和超氧化物的产生，这些超氧化物随后可代谢为过氧化氢或羟基自由基，其他反应性氧种（ROS）。另一方面，光系统的过度激发导致叶绿素激发态的寿命增加，从而增加叶绿素三重态形成的概率，而这些三重态与三重氧反应生成单态氧，这是另一种ROS。类胡萝卜素循环光依赖相的产物在防护氧化压力中发挥着重要作用，氧化压力不仅由光的过量引起，还受到干旱、寒冷、热、衰老或盐分压力等其他产生ROS的因素的影响。提出了四种主要假设机制，解释类胡萝卜素循环在氧化压力中的保护作用。其中之一是类胡萝卜素循环光相产物直接淬灭过度激发，而其他三种基于类胡萝卜素循环类胡萝卜素在光保护过程中的间接参与。它们包括：（1）通过聚集依赖的光捕获复合物（LHCII）淬灭间接淬灭过度激发；（2）LHCII中的光驱动机制；（3）基于叶绿素a与Zx之间电荷转移淬灭的模型。此外，还介绍了关于类胡萝卜素循环色素在模型系统中抗氧化特性的研究结果。