采用时间分辨瞬态吸收光谱技术研究了假根羽藻外周天线寡聚体的光保护机制.分别以667 nm飞秒激光脉冲和白光脉冲作为泵浦光和探测光,探测光与泵浦光之间的延时范围和准确度分别为340 ps和134 fs.实验结果表明在泵浦光激发之后外周天线对探测光的吸收是动态变化的.对瞬态吸收光谱进行多指数拟合, 并结合外周天线的荧光发射谱和激发谱进行分析, 结果表明: 500~600 nm的瞬态吸收谱主要来源于类胡萝卜素分子, 外周天线寡聚体至少包含四种具有光保护作用的类胡萝卜素分子, 对应的S0→Sn跃迁光谱为511 nm和554 nm, 522 nm和541 nm, 530 nm和563 nm(对应管藻黄素), 536 nm和575 nm；类胡萝卜素分子以两种方式参与到光保护过程中: 一种是直接方式, 在几皮秒范围内猝灭叶绿素三重态；另一种是间接方式, 在几百皮秒范围内猝灭从叶绿素分子获得能量的单线态氧.

通过对稳态、瞬态吸收谱以及瞬态荧光发射谱的测量分析得出:在三聚体内存在以下六个特征叶绿素分子Chlb628、Chlb646、Chlb654,657 652、Chla666 664、Chla677,680 674、Chla683 682(下标为吸收峰,上标为发射峰).在波长为655 nm、666 nm、680 nm、683 nm时分别采用时间相干单光子技术(TCSPC)记录其荧光动力学谱.根据荧光产生的物理学机制,对这些荧光动力学谱的分析采用的是分子同时接受能量与耗散能量的指数模型,得出在离体的外周天线三聚体内,Chl b654,657 652、Chl a666 664、Chl a677,680 674和Chl a683 682分子在接受Chl b628分子的传能时,大部分经过了Chl b646分子,传能时间发生在97～157 ps的时间间隔内,可见Chl b646分子在外周天线三聚体中是连接Chl b和Chl a传能的主要分子;Chl b654,657 652…→Chl a666 664…→Chl a677,680 674…→Chl a683 682分子依次传能的时间在10 ps左右,这种传递过程可归结为是处于激发态分子首先经过内转换后再将能量以F(o)rster共振机制的形式传给了其它分子;大量小于1 ps的传能过程是叶绿素分子之间以激子共振的方式进行直接传能;Chl b654,657 652、Chl a666 664、Chl a677,680 674和Chl a683 682分子以时间常量分别为1.44 ns,1.43 ns,636 ps,713 ps发射荧光回到基态.

在时间相关单光子技术的基础上，对假根羽藻外周天线内叶绿素分子间的能量传递进行研究．采用瞬态吸收与荧光发射谱识别样品内的具有特征光谱组分的分子，得到在叶绿素分子的Q带区主要存在以下六个特征分子：Chlb₆₃₀，Chlb₆₄₂，Chla(653,652)，Chla(667,664)，Chla(676,680,675)，Chla(683,682)．在630nm的飞秒脉冲光的激发下，通过对不同特征发射峰出的荧光动力学进行解析得到：1)Chlb₆₂₈分子所吸收的能量仅有大约20%被直接传递给其他叶绿素分子，传能时间小于150fs；2)叶绿素间大部分的能量传递发生在长于76ps的时间范围内；3)传能时间常量在几百fs以及10ps左右的间接传能可能与具有不同光谱组分特征的叶绿素分子在外周天线内的排列方式以及偶极距的取向有关；4)Chlb_654，657652，Chla(666,664)，Chla(677,680,675)和Chla(683,682)以荧光形势耗散能量的时间常量分别为1．41ns，1．39ns，676ps，709ps，这部分在整个能量耗散中占的比例不超过40%．

假根羽藻外周天线捕光色素蛋白复合物(Light-harvesting
Complex Ⅱ,LHC Ⅱ)在不同聚集态的情况下,它所包含色素分子间的能量传递是不同的.采用荧光发射光谱和激发光谱技术对不同聚集态(单体、三聚体和寡聚体)的LHC
Ⅱ进行研究,发现三聚体中色素分子间的能量传递效率比较高,单体要小一些.520
nm激发下,类胡萝卜素分子向叶绿素a分子的能量传递效率:三聚体约为64%、单体约为56%;650
nm激发下,叶绿素b分子向叶绿素a分子的能量传递效率:三聚体约为89%、单体约为78%.寡聚体的能量传递要复杂些,从光谱分析出它包含两种不同吸收光谱特性的叶绿素b分子,吸收峰分别为480
nm和468 nm,其中蓝区吸收峰为480 nm的叶绿素b分子向发射685 nm荧光的叶绿素a分子的能量传递效率要小于75%.

依据外周天线LHCII的吸收光谱和解叠谱,将LHCII中大量的色素分子分为4类色素分子团,建立了色素分子团的能量传递模型,并分别在436nm、480nm激励光下,对它的荧光光谱进行了研究,436nm和480nm激励下的荧光光谱相比要弱,可能是由于436nm激励下,受激的一部分色素分子的振动自由度比较大,产生了激发态到基态的无辐射内转换,使得能量传递几率降低.同时也说明,不同色素分子间的能量传递几率是不同的.

外周天线LHCⅡ在光合作用过程中,担负着吸收和传递光能的作用.我们采用扫描成象荧光光谱技术对菠菜中外周天线LHCⅡ的荧光光谱特性进行了研究,在514.5nm的激光激励下获取了积分荧光谱,认为从类胡萝卜素分子到叶绿素分子间存在有能量传递.采用高斯组分光谱解析的方法,解析出LHCⅡ的荧光发射有七个谱带:656.7、664.6、671.5、677.2、683.5、689.6、695.3nm,各自所占的比例分别为3.0%、13.1%、13.3%、21.1%、13.2%、33.3%、3.0%,其中658.7nm的发射谱是由叶绿素b分子所发射的,其余的发射谱分别是由吸收峰为662、670/671、676、680nm以及吸收大于690nm的叶绿素a分子所发射.3.0%的叶绿素b分子的荧光发射说明在能量平衡过程中绝大部分能量被叶绿素a分子所禁锢,689.6nm处的荧光所占的比例最大,可能与LHCⅡ的一种自保护机制有关.