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在光合作用过程中，类囊体膜中传递的电子来源于水的氧化，而O2本身可光还原生成O2·-。O2·-在植物体内可参与信号转导但也可造成细胞成分的损伤，同时它还可生成其它活性氧，因而研究它的生成和清除机理具有十分重要的意义。在光系统Ⅱ中，锰簇对受体侧的状态及反应中心中的电子传递是有影响的，然而锰簇对受体侧O2·-的生成与清除的影响尚不很清楚。NO在植物中也是一个非常重要的信号分子，叶绿体中电子传递是否也象线粒体中电子传递一样可还原NO2-生成NO尚无报道。目前，水的氧化及PSⅡ的光组装机理还不很清楚，具有特定基团的锰配合物对去锰PSⅡ光激活效率的影响可为研究锰簇的光组装机理提供有用的模型。本文的主要工作内容如下：1.用自旋捕捉ESR方法研究了供体侧锰簇对受体侧O2·-生成的调节作用。PSⅡ在强光照射下可产生O2·-，而且PSⅡ本身存在内源性SOD样活性，这种SOD样活性至少有一部分是由高电位态的Cytb559引起的。当PSⅡ中的SOD样活性得到抑制时，在未处理PSⅡ中检测到的O2·-的量远远大于在去锰PSⅡ中检测到的量，而且当去锰PSⅡ通过光激活过程得到重新组装后，伴随着放氧能力的恢复，在样品中检测到O2·-的量可以得到恢复。然而，当PSⅡ中的SOD样活性没有被抑制时，在未处理PSⅡ中检测到的O2·-的量小于在去锰PSⅡ中检测到的量，而且伴随着放氧能力的恢复，在重新组装后PSⅡ样品中测到的O2·-的量反而有下降的趋势。说明供体侧锰簇对PSⅡ中O2·-的生成能力与清除能力均有影响，光激活过程中供体侧与受体侧的活化是相互偶联的，从而可能导致PSⅡ中O2·-的生成和清除能力的激活也是相偶联的。
2.植物叶绿体中光诱导可生成NO。NO2-广泛存在于植物组织中，在有NO2-存在的条件下，以Fe3+(MGD)2为捕捉剂在去锰PSⅡ中未检测到NO的信号，而当反应体系中加入电子供体DPC后，可检测到时间依赖性的NO生成。说明叶绿体中可能存在一条新的NO生成途径，即光诱导电子传递可还原NO2-生成NO。
3.合成的单核锰配合物Mn(Ⅱ)(terpy)2，Mn(Ⅱ)(bp)2，Mn(Ⅱ)(bzimpy)2及Mn(Ⅲ)(hpb)2均可有效地对去锰PSⅡ进行光组装。其中含咪唑基团的Mn(Ⅱ)(bzimpy)2和Mn(Ⅲ)(hpb)2的光激活效率较高。分子结构中同时含咪唑基团与酚羟基基团的Mn(Ⅲ)(hpb)2对去锰PSⅡ的放氧恢复率达79％。光激活效率可能与锰配合物中配体对D1His190的去质子化能力以及锰配合物形成分子间氢键的能力有关，但与其亲脂性无相关性。相应地，由于配体中的咪唑基团可有助于D1His190的去质子化，而且其形成的分子间氢键最强，锰配合物Mn(Ⅲ)(hpb)2对去锰PSⅡ放氧能力和电子传递能力的恢复效率最高。
4.DEPMPO水溶液中的羟胺杂质的氧化可得到有效的抑制和消除。在以DEPMPO为捕捉剂研究PSⅡ中产生的ROS的过程中，我们发现DEPMPO水溶液中存在羟胺杂质且易氧化生成具有ESR信号的氮氧化物从而干扰实验结果。进一步研究发现这种氧化过程是由溶液中存在的痕量过渡金属而引起的，加入螯合剂DETAPAC可抑制这一过程。活性炭处理可有效而方便地除去DEPMPO水溶液中的羟胺杂质及其相应的氮氧化物，从而可消除DEPMPO使用过程中杂质信号的影响。