Abstract Fluctuating light (FL) can induce the preferential photoinhibition of photosystem I (PSI) in angiosperms. However, the underlying mechanisms have not been fully clarified. In this study, we examined the effects of low-light phases on FL-induced photoinhibition of PSI in Bletilla striata. We found that PSI was highly over-reduced within the first 20 s after transition from 59 to 1455 μmol photons m−2 s−1. However, such severe over-reduction of PSI was not observed in FL transition from 132 or 272–1455 μmol photons m−2 s−1. As a result, FL (59–1455) induced stronger PSI photoinhibition than FL (132–1455) and FL (272–1455). During low-light phase, a higher light intensity induced a higher proton gradient (ΔpH) across the thylakoid membranes, favoring the rapid formation of ΔpH after light increased and preventing an over-reduction of PSI. These results indicate that the low-light phase significantly affects the extent of PSI photoinhibition in FL. After transition from 59 or 132–1455 μmol photons m−2 s−1, CEF activity first increased and then decreased to the steady-state. However, such transient CEF stimulation was not observed during the transition from 272–1455 μmol photons m−2 s−1. Furthermore, the CEF activation in the high-light phase was highly dependent on the PSI reduction state. We conclude that CEF activation is finely regulated to optimize the trade-off between photoprotection and light use efficiency in FL.

中文翻译：

---

由波动光引起的光系统 I 光抑制取决于背景低光辐照度

摘要 脉动光 (FL) 可诱导被子植物光系统 I (PSI) 的优先光抑制。然而，其潜在机制尚未完全阐明。在这项研究中，我们研究了低光阶段对白芨中 FL 诱导的 PSI 光抑制的影响。我们发现 PSI 在从 59 到 1455 μmol 光子 m-2 s-1 过渡后的前 20 秒内高度过度降低。然而，在从 132 或 272-1455 μmol 光子 m-2 s-1 的 FL 跃迁中没有观察到这种严重的 PSI 过度减少。因此，FL (59-1455) 比 FL (132-1455) 和 FL (272-1455) 诱导更强的 PSI 光抑制。在弱光阶段，较高的光强度会在类囊体膜上诱导较高的质子梯度 (ΔpH)，有利于在光增加后快速形成 ΔpH，并防止 PSI 过度降低。这些结果表明，弱光阶段显着影响 FL 中 PSI 光抑制的程度。从 59 或 132–1455 μmol 光子 m−2 s−1 过渡后，CEF 活性先增加然后降低到稳态。然而，在从 272-1455 μmol 光子 m-2 s-1 的过渡期间没有观察到这种瞬态 CEF 刺激。此外，高光阶段的 CEF 激活高度依赖于 PSI 还原状态。我们得出结论，CEF 激活受到精细调节，以优化 FL 中光保护和光利用效率之间的权衡。在从 272-1455 μmol 光子 m-2 s-1 过渡期间没有观察到这种瞬态 CEF 刺激。此外，高光阶段的 CEF 激活高度依赖于 PSI 还原状态。我们得出结论，CEF 激活受到精细调节，以优化 FL 中光保护和光利用效率之间的权衡。在从 272-1455 μmol 光子 m-2 s-1 过渡期间没有观察到这种瞬态 CEF 刺激。此外，高光阶段的 CEF 激活高度依赖于 PSI 还原状态。我们得出结论，CEF 激活受到精细调节，以优化 FL 中光保护和光利用效率之间的权衡。