光能是植物进行光合作用的能量来源，但是当植物叶片吸收的光能超过自身利用能力时就会产生过剩光能，其会造成叶绿体中还原性物质的积累，致使光合电子传递链过度还原以及活性氧的产生，从而使光合机构受到光抑制。在自然环境下，尤其是晴天，植物冠层表面的叶片在一天中大多数时间暴露于较高的光照下，午间的光照强度一般远超出叶片光合作用的饱和光强。同时，由于上层枝叶的遮蔽及阳光入射角度不同等原因，使植物叶片的部分区域受到较强光照的影响，但这些强光也会对该叶片临近的叶片组织的光合作用产生影响。植物在长期进化的过程中形成了一系列的光适应机制和保护途径以减轻光抑制。目前国内外对光保护的大量报道主要集中在改变叶片角度、热耗散、环式电子传递、水-水循环、叶绿体呼吸、光呼吸及活性氧的酶促和非酶促清除系统等这些光保护机制的研究，而对于叶绿体外的光保护机制的研究却很少。人们发现在强光下叶绿体内的过剩还原性物质会通过多种途径从叶绿体中输出，并在线粒体等中进行氧化耗散。最新的研究发现，在强光下植物叶片的交替呼吸途径的活性有所上升，于是推测这是强光下叶绿体内积累的过剩还原性物质运输到线粒体内激活了交替呼吸途径的缘故，从而加快了过剩还原性物质的消耗，进而间接的缓解了强光对植物叶片的光抑制程度。然而到目前为止，对于交替呼吸途径的光破坏防御作用的研究尚不明确，仅有的研究也局限于使用化学抑制剂或单一的强光下，但是交替呼吸途径在不同光强以及叶片的系统适应性中的报道甚少。本文第一部分研究了在不同光强下交替氧化酶(alternative oxidase; AOX)基因超表达突变体(XX-2)和野生型(WT)拟南芥(Arabidopsis thaliana)叶片的叶绿素荧光参数的变化。结果显示：两种拟南芥叶片的最大光化学效率(Fv/Fm)没有显著差别；随着光照强度的增加两种拟南芥叶片的实际光量子效率(Y(II))和光化学猝灭系数(qp)均呈下降趋势；同光强下XX-2叶片的上述参数均高于WT。非光化学猝灭系数(NPQ)与调节型能量耗散的量子产额(Y(NPQ))均随着光照强度的增加呈上升趋势；同光强下XX-2叶片的NPQ与Y(NPQ)均低于WT。非调节型能量耗散的量子产额(Y(NO))均随光照强度的增加呈下降趋势；当光强超过165μmol m-2s-1后，同光强下XX-2叶片的Y(NO)高于WT；表观电子传递速率(ETR)随着光照强度的增加均表现出先上升后下降的趋势；同光强下，XX-2叶片的ETR高于WT。以上结果表明，在不同光照条件交替氧化酶基因的超表达更有助于帮助植物优化光合机构的光合性能。第二部分研究了交替呼吸途径在叶片高光系统适应性中所扮演的角色。实验结果显示，经高光照射后叶片叶绿素荧光参数实际光量子效率Y(II)、光化学淬灭参数qp、开放的PSII反应中心的激发能捕获效率Fv’/Fm’都显著下降，非光化学淬灭系数NPQ和叶片内H2O2含量也都显著增加。我们用高光照射了叶片的一侧，并观察了同叶另一侧未受强光照射组织的叶绿素荧光参数的变化，发现为受强光照射的一侧叶片的上述叶绿素参数和过氧化氢的含量也发生了相似的变化趋势。说明叶片直接或间接受到高光照射后组织的光能利用效率都发生了变化，同时说明高光对植物叶片的光能利用效率具有系统性的影响。在高光或弱光照射叶片的一侧前，利用交替呼吸途径专一抑制剂水杨基氧肟(Salicylhydroxamicacid；SHAM)处理同叶另一侧的组织，结果显示：与对照相比，无论是弱光还是高光照射叶片的一侧后，对侧叶片叶绿素荧光参数实际光量子效率Y(II)、光化学淬灭参数qp、Fv’/Fm’都有所下降，NPQ和叶片内H2O2含量也都有所增加。但是当用强光照射了叶片的一侧时，同叶另一侧未受强光照射组织的上述参数变化的更明显。说明无论在强光还是弱光下，交替呼吸途径的运行都可以帮助植物耗散过多的还原性物质以防过剩光能对光合机构的损伤。这种保护作用在强光下更明显。除此之外，我们还检测了单一的高光处理以及不同光强下抑制剂SHAM处理后叶片的光氧化耐受性的变化，我们发现上述处理下的叶片都没有发生明显的变化，说明高光系统适应以及AOX对高光系统适应性的影响都体现不出叶片的光氧化耐受性。