棉花光合基因GhRCAα启动子的克隆及活性分析

为了克隆棉花Rubisco活化酶基因(RCA)启动子,研究其表达调控的分子机制,以百棉1号为材料,对GhRCAα启动子区2 000 bp的片段进行克隆、顺式作用元件分析以及活性分析,结果表明,许多重要的顺式作用元件包括响应于光、生物钟、逆境胁迫、植物激素以及其他的基本顺式作用元件特异地存在于GhRCAα启动子区;进一步对GhRCAα进行表达特性分析发现,该基因在光合作用进行的主要位置叶片中表达量最高,在其他组织表达量很低,其表达具有组织特异性,这与该启动子区存在许多光响应及组织特异性表达相关元件的结果相一致;将克隆的GhRCAα启动子片段以烟草叶片为受体材料进行瞬时表达分析表明,GhRCAα启动子可以驱动GUS基因的表达,表明克隆的启动子片段具有驱动目标基因表达的活性。克隆的GhRCAα启动子可能是一种组织特异型启动子,有望用于植物的遗传转化,进而更好地调控重要基因的特异性表达。     

小麦叶片内1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基由53 000到50 000裂解反应的定位研究

研究了小麦叶片内1，5-二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶（Rubisco，EC 4．1．1．39）大亚基（LSU）由53000裂解为50000的反应。结果显示，成熟叶片的粗提液在pH5．5的条件下反应后能检测到50000的裂解产物，而暗诱导衰老叶片的粗提液在pH7．5的条件下也能发现LSU的这一降解。分别从成熟叶片和衰老叶片中提取叶绿体，以其裂解液为反应体系研究LSU由53000裂解为50000这步反应的细胞器定位。结果显示，衰老叶片中的叶绿体裂解液在pH7．5时反应1h后能检测到50000降解产物，而成熟叶片叶绿体裂解液在pH5．5和pH7．5的条件下反应后均未检测到LSU的50000裂解产物。上述结果表明：衰老叶片中ISU由53000部分裂解为50000的反应定位于叶绿体内，而成熟叶片中LSU由53000裂解为50000的反应可能定位于叶绿体外。     

雷竹光合特性的研究

对雷竹叶片光合速率及其主要影响因子的周年变化进行了研究 ,结果表明 :在晴到少云的天气条件下 ,雷竹光合速率日变化呈双峰曲线 .光强、温度、水分等外界环境因子对雷竹光合作用有显著影响 .强光、高温、低湿引起雷竹叶片光合“午睡” .雷竹光合速率年变化也呈双峰曲线型 .环境因子及 Rubisco,Rubisco活化酶 ,蛋白质 ,叶绿素等对光合速率都有显著影响 .雷竹幼叶的光合速率 ,光饱和点及相关影响因子较二龄叶高 ,具有较高的光合生理特性 .雷竹叶片的光饱和点约为 1 688～ 1 834μmol CO2 · m-2 · s-1;光补偿点约为 1 60～ 2 2 2μmol CO2 · m-2 · s-1.     

抽穗期施氮肥对延缓小麦旗叶衰老的机理初探

抽穗期施氮肥可提高小麦旗叶的光合速率、全氮与Rubisco的含量,而蛋白水解酶活力则下降。在小麦旗叶光合功能可逆衰退阶段,叶片全氮、Rubisco的15N丰度均处于高水平,莱州953小麦旗叶全氮、Rubisco的15N丰度分别从0.998降至0.651和1.432降至0.470,扬麦5号旗叶中全氮、Rubisco的15N丰度分别从0.896降至0.485和1.243降至0.511,表明Rubisco仍处于动态的降解、合成这一周转过程中,仍有大量的Rubisco重新合成;而在光合功能不可逆衰退阶段,叶片全氮、Rubisco的15N丰度均处于低水平,全氮、Rubisco的15N丰度分别维持在近对照水平,且基本无变化,表明此时无Rubisco的重新合成;同时也说明小麦植株在生育后期仍有较高的吸收、利用氮素的能力。     

光暗处理对水稻叶片光合关键酶的效应

稻苗置暗中24h后,Rubisco含量及Rubisco与可溶性蛋白的比值随光强的增加而提高;经2h光照后再置黑暗中,Rubisco含量在最初20min下降迅速,说明苗期Rubisco蛋白在光暗交替下周转较快.Rubisco的初始活力在光照下迅速增加,其上升倍数大大高于量的增加,光强越大达到最大活力所需的时间越短.照光后把稻苗置暗中,Rubisco初始羧化活力很快下降,说明Rubisco的光下活化及暗中失活迅速.Rubisco活化酶的含量随光照增加而逐渐上升,光照处理后再置暗中Rubisco活化酶含量不断下降,但速率不如Rubisco.Rubisco活化酶的活化只依赖低光强,光照处理后再置黑暗中,Rubisco活化酶活力迅速下降.     

Photosynthetic and stomatal responses of potatoes grown under elevated CO2 and/or O3—results from the European CHIP-programme

The physiological effects of elevated CO₂ and/or O₃ on Solanum tuberosum cv. Bintje were examined in Open-Top Chambers during 1998 and 1999 at experimental sites across Europe as part of the EU ‘Changing Climate and Potential Impacts on Potato Yield and Quality’ programme (CHIP). At tuber initiation (≈20 days after emergence, DAE) elevated CO₂ (680 μl l⁻¹) induced a 40% increase in the light saturated photosynthetic rate (A_sat) of fully expanded leaves in the upper canopy. This was 16% less than expected from short-term exposures of plants grown under ambient CO₂ (360 μl l⁻¹) to elevated CO₂, indicating that photosynthetic acclimation began at an early stage of crop growth. This effect resulted from a combination of a 12% reduction in stomatal conductance (g_s) and a decline in photosynthetic capacity, as indicated by the significant reductions in the maximum carboxylation rate of Rubisco (Vc_max) and light-saturated rate of electron transport (J_max) under elevated CO₂. The seasonal decline in the promotion of photosynthesis by elevated CO₂ reflected the concurrent decrease in g_s. Vc_max and J_max were both reduced in plants grown under elevated CO₂ until shortly after maximum leaf area (MLA) was attained. Although non-photorespiratory mitochondrial respiration in the light (R_d) increased during the later stages of the season, net photosynthesis was consistently increased by elevated CO₂ during the main part of the season. Photosynthetic rate declined more rapidly in response to elevated O₃ under ambient CO₂, and the detrimental impact of O₃ was most obvious after MLA was attained (DAE 40–50). Several exposure indices were compared, with the objective of determining the critical ozone level required to induce physiological effects. The critical O₃ exposure above which a 5% reduction in light saturated photosynthetic rate may be expected (expressed in terms of cumulative exposure above 0 nl l⁻¹ O₃ between emergence and specific dates during the season (AOT0-cum)) was 11 μl l⁻¹ h; however this value should only be extrapolated beyond the CHIP dataset with caution. The interaction between O₃ and stomatal behaviour was more complex, as it was influenced by both long-term and daily exposure levels. Elevated CO₂ counteracted the adverse effect of O₃ on photosynthesis, perhaps because the observed reduction in stomatal conductance decreased O₃ fluxes into the leaves. The results are discussed in the context of nitrogen deficiency, carbohydrate accumulation and yield.     

温室效应与植物光合作用——大气CO_2浓度升高对植物光合机理影响的分析

比较分析了植物光合同化 CO2 速率、Rubisco活性等性状对长期和短期高浓度 CO2 的反应 .结果表明 :所研究的植物在高浓度 CO2 下生长 ,可以长期保持高的 CO2 同化速率 ;长期在高浓度 CO2 下生长植物的光合速率增加有两个来源 ,其一 ,是 CO2 浓度增加而增加的底物浓度效应 (Δ Pc) ,它的大小随外界短期 CO2 浓度改变而改变 ,其二 ,是植物光合系统结构改变而提高光合能量转换或是电子传递效率所产生的光合速率增加 (ΔPs) ,它的大小不随外界短期 CO2 浓度变化而改变。植物光合速率对大气 CO2 浓度升高的增加量是上述两者之和     

水稻剑叶衰老期Rubisco活化酶对Rubisco活力和光合速率的调节

为明确Rubisco活化酶在叶片衰老期间是否对Rubisco羧化活性和光合速率起调节作用,本文研究了水稻剑叶衰老过程中叶片光合速率、可溶性蛋白含量、Rubisco初始羧化活力及含量,Rubisco活化酶活力及含量。结果表明:净光合速率与Rubisco初始羧化活力和Rubisco活化酶的活力间分别为r2=0.966 3和r2=0.702,Rubisco初始羧化活力与Rubisco活化酶的活力和含量间分别为r2=0.810 3和r2=0.814 3, Rubisco活化酶含量与Rubisco和可溶性蛋白间分别为r2=0.925 7和0.867 5, Rubisco活化酶的活力与含量间r2=0.758 7。Rubisco活化酶的含量占Rubisco含量的0.5%～1.0%,占叶片可溶性总蛋白质的0.5%～0.6%,随着剑叶衰老Rubisco活化酶所占的比值加速下降。这表明水稻剑叶衰老期间,Rubisco活化酶对维持Rubisco初始羧化活力和净光合速率有重要调节作用。     

小麦叶片中1种降解Rubisco大亚基的蛋白酶鉴定

[目的]探明小麦叶片衰老过程中1种降解1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase,Rubisco)大亚基蛋白酶的生化特性.[方法]通过天然梯度聚丙烯酰胺凝胶电泳后切胶回收的方法获得Rubisco全酶,采用离子交换层析、非完全变性十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳和切胶回收蛋白等方法分离目的蛋白酶,并采用含明胶的聚丙烯酰胺凝胶电泳研究其生化特性(主要是最适pH、最适温度、热稳定性、蛋白酶类型等).[结果]切胶回收的Rubisco全酶样品中存在降解大亚基的蛋白酶.在Mono-Q离子交换层析条件下,该蛋白酶与Rubisco不易分离.利用非完全变性十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离出这种降解大亚基的蛋白酶;在聚丙烯酰胺凝胶中,该蛋白酶相对分子质量大于大亚基相对分子质量,位置在大亚基上方,其余部分没有检测到蛋白酶活性.该酶的最适温度为60℃;最适pH值为7.0,在pH 5.0～ 8.0均表现出较高的活性;该酶热稳定性一般,在50℃以上几乎完全丧失其活性;丝氨酸蛋白酶抑制剂AEBSF[4-(2-Aminoethyl) benzenesulfonyl fluoride hydrochloride]可以完全抑制蛋白酶活性,金属蛋白酶抑制剂1,10-phenanthroline可以部分抑制该蛋白酶的活性,酸性蛋白酶抑制剂pepstatin、半胱氨酸蛋白酶抑制剂E-64[transepoxysuccinyl-L-leucylamido(4-guanidino)butane]、金属蛋白酶抑制剂EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid)和EGTA[ethylenebis (oxyethylenenitrilo) tetraacetic acid]以及丝氨酸蛋白酶抑制剂PMSF(phenylmethanesulfonyl fluoride)不抑制该蛋白酶的活性.[结论]在切胶回收的Rubisco全酶中发现了1种可以降解Rubisco大亚基的蛋白酶,其可能是1种需要金属离子的丝氨酸型蛋白酶.