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放氧型光合生物(从蓝藻到高等植物)的光合反应中心具有两个光系统，光系统II接受激发能后催化水氧化而放氧，此过程中产生的电子被有效输送到电子传递中间体细胞色素66f而光系统I受激后则从细胞色素b6f抽提电子，并输送至膜外的电子受体，最终用于还原二氧化碳。显然，光合器的工作效率取决于两个光系统光激发的平衡。为了避免非平衡激发造成的激发能浪费和对生物体的光损伤，光合生物会自动启动内部调控机制，消减过激发光系统的激发能，用以补偿激发不足的另一光系统，使激发能的分配重新达到平衡，从而实现合理利用光能和自身的光保护。光合生物的这一生理现象被称之为“光状态转换”，它普遍存在于从蓝藻、红藻、到绿藻和陆生植物的光合生物中。人们对状态转换的研究兴趣持续多年不衰，不仅在于这种巧妙调控的生命现象本身具有重要的科学意义。更为重要的是，通过探测非平衡激发条件下光合生物各个功能体的应变响应(通常表现为各组分的荧光涨落)，为人们“窥见”光合作用研究中的最基本问题，同时也是状态转换现象的本质--光合器协调运行机制提供了最为直接和有效的途径。蓝藻是光合作用研究中普遍选用的一种模式生物，其光状态转换现象的发现至今已有近三十年的历史，但它执行机制仍是争论中的问题。本论文在实验室研究的基础上，主要针对蓝藻光状态转换机制开展工作，取得的主要实验结果如下：
1.发现温度对状态转换的影响是双向性的，即分别加深状态1(对应过氧化态醌池)和状态2(对应过还原态醌池)的程度；蓝藻的状态转换在40℃到0℃的范围内都能够进行，当实验温度高于类囊体膜的相变温度时(18℃)，完成状态转换的时间与温度无关；但当温度低于类囊体膜的相变温度时，完成状态转换的时间与温度成反比。证明温度诱发的初始事件是温度降低改变了质体醌分子的流动性，从而影响了醌池的氧化还原态和光状态转换。
2.蓝藻状态转换是通过“藻胆体流动”还是“能量溢出”模型来完成是争论多年的基本问题。我们通过实验证实了蓝藻中的状态转换模型取决于诱导条件：光诱导的状态转换只由“藻胆体流动”决定，而氧化还原诱导的状态转换除“藻胆体流动”外，尚存在“能量溢出”的贡献。同时发现氧化还原诱导的状态转换中，“能量溢出”实际上唯一性的由PSI的聚集态调控。分别考察表明：PSI的聚集态变化与氧化还原诱导中使用的电子传递抑制剂DCMU无关，而只与暗环境相关；光一暗环境的相互转化是诱导光系统I聚集态改变的唯一原因。当细胞由光环境变换到暗环境时，类囊体膜cytosol侧的局部氢离子浓度升高造成PSI三聚体解离为单体，使PSI与PSII有更大的接触概率，“能量溢出”随之增加：反之，当细胞由暗环境变换到光环境时，PSI单体聚集为三聚体，“能量溢出”随之降低。至此，清楚说明了蓝藻光状态转换的执行机制问题。
3.发现在低温荧光技术中使用的抗冻剂甘油在过量使用时，能够减弱藻胆体核膜连接多肽与类囊体膜的疏水结合力，导致藻胆体与光系统的部分失耦：甚至诱导藻胆体自身的解离。建议使用甘油的安全浓度为30％。
4.发现甜菜碱在将藻胆体固定于类囊体膜上的同时，会造成藻胆体自身的解离。前者是由于强极性甜菜碱分子在类囊体膜表面上的堆积，使藻胆体核膜连接多肽与类囊体膜疏水结合力增强，后者则由于甜菜碱的表面电荷破坏了藻胆蛋白与连接多肽之间的结合力。