光呼吸与硝酸还原关系研究——光呼吸抑制剂与代谢物对黄化小麦硝酸还原酶光诱导的影响

 用黄化小麦为材料研究了多种光呼吸抑制剂与光呼吸代谢物对硝酸还原酶光诱导及叶片亚硝酸盐含量的影响。结果表明,光呼吸抑制剂NaHSO3、INH、HPMS与光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸对硝酸还原酶光诱导有显著的抑制作用,而乙醇酸和乙醛酸处理可以提高叶片的亚硝酸盐含量,说明光呼吸与氮代谢有密切的关系,光呼吸的正常进行有利于硝态氮的还原。乙醇酸和乙醛酸对硝酸还原酶的抑制可能与亚硝酸盐在叶片中的积累有关。     

水稻乙醇酸氧化酶基因OsGLO1的原核表达及多克隆抗体制备

乙醇酸氧化酶是光呼吸代谢的关键酶.以水稻Oryza sativa叶片cDNA为模板,利用RT-PCR扩增水稻乙醇酸氧化酶基因(OsGLO1),并构建了该基因的原核表达载体pET23d-OsGLO1,转化E.coli BL21(DE3),经IPTG诱导表达融合蛋白.以纯化的OsGLO1融合蛋白为抗原免疫新西兰白兔,制备兔抗OsGLO1的多克隆抗体.Western-blot分析表明,制备的多克隆抗体能有效地检测水稻、菜心Brassica campestris、拟南芥Arabidopsis thaliana和菠菜Spinacia oleracea中乙醇酸氧化酶的表达,为进一步深入研究乙醇酸氧化酶在调控光呼吸及抗逆性等方面的作用奠定了基础.     

C3,C4和CAM植物的光呼吸及有关酶活性的比较研究

对4种C_3植物和4种C_4植物,6种CAM植物的光呼吸的研究表明:C_4和CAM植物象C_3植物一样表现出断光后CO_2的猝发;它们的乙醇酸氧化酶活性远低于C_3植物,而过氧化氢酶活性略低于C_3植物;光下有乙醇酸的合成。我们认为在C_4和CAM植物中也存在光呼吸乙醇酸循环。C_4植物表观光呼吸的大小可能与其叶的解剖特征有关,而CAM植物的表观光呼吸可能与其代谢的昼夜节律变化有关。我们还研究了CAM植物的乙醇酸循环在早晨和傍晚的变化规律,发现绝大多数CAM植物的乙醇酸氧化酶活性、过氧化氢酶活性和乙醇酸的合成量都一致表现为傍晚高于早晨。我们认为CAM植物体内乙醇酸循环的运转傍晚较早晨快。     

转乙醇酸脱氢酶(GDH)基因棉花的获得及表型鉴定

[目的]减少植物光呼吸的消耗能有效提高光合效率,有助于提高植物生物量。将细菌乙醇酸代谢途径导入植物建立光呼吸支路,可以把乙醇酸代谢产生的CO_2直接释放到叶绿体中,促进Rubisco羧化反应,从而提高光合效率。[方法]本研究运用农杆菌介导法,将乙醇酸脱氢酶基因GDH导入常规陆地棉受体材料R15建立光呼吸支路,通过体细胞愈伤诱导法在含抗生素的筛选培养基中获得再生植株。[结果]分子检测结果显示外源基因被成功导入棉花受体,并获得36株转基因材料。通过对转基因植株及对照的光合参数测定及田间表型观察,发现转基因植株比对照净光合速率提高26.99%～37.29%,株高增加10.07%～16.18%,叶片鲜重增加21.59%～44.25%,干重增加11.06%～17.79%,表明GDH降低了棉花光呼吸消耗,增加了植株生物量。[结论]本研究为筛选高光合效率及高产棉花种质资源提供了新的思路。     

小麦叶片光呼吸与蛋白质积累关系的研究

诸多研究表明,在植物绿叶中进行的光呼吸乙醇酸途径与氮代谢之间存在着密切联系(陈锦强等,1983,1987。李明启,1988)。主要表现在乙醇酸途径包括一个氨的释放和再同化的氮循环,而且它还通过“甘氨酸一丝氨酸反应”为硝酸还原提供还原剂NADH(陈锦强等,1983)。但关于小麦叶片光呼吸与蛋白质积累的关系的研究报道尚少。本工作是在小麦开花后叶面喷施200μg／gNaHSO3,每隔7d喷施一次,直至成熟。     

吲哚乙酸对烟草叶片光合作用和光呼吸的影响

烟草叶面喷施10～100ppm的IAA,光合、光呼吸、CO_2补偿点、乙醇酸合成量、以及RuBp羧化酶/加氧酶和乙醇酸氧化酶活性均提高,而且均随IAA浓度的增加而增高。抗生长素三碘苯甲酸抑制光合和光呼吸,降低CO_2补偿点,降低BuBp羧化酶和乙醇酸氧化酶活性。草甘膦亦降低光合、光呼吸强度和乙醇酸氧化酶活性。亚胺环己酮和放线菌素D亦降低叶片乙醇酸氧化酶活性,并消除由IAA引起的酶活性增强。认为IAA通过提高RuBp羧化酶活性而增强光合作用;通过增加乙醇酸合成和提高乙醇酸氧化酶活性而提高光呼吸。     

植物乙醇酸氧化酶研究进展

乙醇酸氧化酶是植物光呼吸代谢的关键酶,近年有关该酶的分子结构、酶蛋白翻译后的转运与组装和该酶基因的表达与调控的研究取得了一些进展,该文将就这些方面作综述。     

外源甲醇对棉花乙醇酸氧化酶活性和光合速率的影响

棉花(新陆早36)生殖生长期喷施外源甲醇水溶液后,检测分析了叶片中乙醇酸氧化酶活性、光合速率及籽棉产量。结果表明,不同生长期,甲醇水溶液处理后对乙醇酸氧化酶活性的抑制作用强弱表现为:盛蕾期>盛花期>铃期;对乙醇酸氧化酶活性的抑制作用为:30%甲醇水溶液>20%甲醇水溶液>10%甲醇水溶液。当处理组叶片乙醇酸氧化酶活性受到不同程度抑制时,光合速率相应提高,籽棉产量亦增高。试验结果表明,高光强、高温情况下喷施外源甲醇水溶液增强光合作用效率,与其参与棉花作物的光呼吸代谢有关。     

植物草酸的功能及其代谢调控研究进展

草酸作为一种最简单的二元羧酸,普遍存在于植物界中,并且在漫长的生物进化过程中并无淘汰的趋势。越来越多的研究表明,植物草酸具有重要的生理功能,并且在植物抗逆性中发挥积极作用。植物中的草酸形成积累主要受光呼吸乙醇酸、抗坏血酸及草酰乙酸等有机酸代谢途径调控,但也受诸如氮素形态等其他因子的影响。     

关于光呼吸的化学控制的研究

采用光呼吸抑制剂NaHSO_3对水稻、小麦的处理,获得如下结果: (1)一定浓度的NaHSO_3处理叶片有提高净光合的效果,在100—300ppm范围内净光合可提高5—20％左右。 (2)用低氧(2％O_2)控制可证明,净光合提高是由于光呼吸被抑制的结果,同时乙醇酸氧化酶活性降低与乙醇酸含量的积累同光呼吸有关的各项参数表现一致。 (3)在排除个体差异和其他条件干扰下,从未发现被处理的叶片的净光合有低于对照者,说明抑制光呼吸对正常光合并未产生不利地影响,再者从施用光呼吸抑制剂有提高经济产量的趋势,问接证明抑制光呼吸并未妨碍生理过程的正常进行。 (4)由于NaHSO_3是一种廉价的普通试剂,又易于被叶片吸收运转,因此作为一种提高光合效率的手段,至少作短期内施用,是很值得注意的。诚然,由于光呼吸的生理意义尚未澄清,上述观点仍须继续研究证明。     

巴西橡胶树乙醇酸氧化酶HbGOX1基因的鉴定与表达分析

光呼吸途径是植物中重要的反应途径,它通过消耗光合作用产物影响作物的产量。乙醇酸氧化酶是该途径的关键调控酶,在橡胶树中尚未见研究报道。本研究分离和鉴定橡胶树HbGOX1基因的全长cDNA序列,对其编码的蛋白质进行生物信息学分析,并通过qPCR技术进一步研究HbGOX1基因在低温胁迫下的表达情况。结果发现,该基因受低温胁迫负调控。此结果为进一步揭示橡胶树光呼吸途径在橡胶合成中的作用奠定了基础。     

光呼吸抑制剂2,3-环氧丙酸钾 α-羟基-2-吡啶甲磺酸的合成

六十年代一系列实验表明:植物的绿色器官在光照下进行光合作用的同时,也进行着光呼吸作用——吸收氧气,氧化由光合中间产物转变成的乙醇酸,放出二氧化碳。光呼吸的生理功能还在争论中。不少人认为:它消耗光合同化的二氧化碳、降低表光合、是影响光合效率的重要因素。据报导,玉米、高梁、甘蔗等低光呼吸作物较烟草、小麦、水稻等高光呼吸作物的光合效率高2—3倍。若能采取措施,降低高光呼吸作物的光呼吸,便有可能大幅度提高它们的光合效率,从而提高产量。但也有些人     

亚硫酸氢钠对大豆的增产作用

六十年代以来明确了大豆属于三碳(C_3)植物,具有明显的光呼吸作用。光呼吸作用是绿色组织在光下放出CO_2的生理过程。其氧化的底物乙醇酸是来自C_3途径。光呼吸作用能减低体内有机碳的积累,并消耗一定能量。虽然有些人认为在强光下,CO_2不足时或能排除过剩的同化力,而保护叶绿体免受损害,光呼吸可能是一种生理适应,但在光照下(白天),光呼吸是减低净光合速率的主要因素     

植物光呼吸途径的调控和优化策略

植物的核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶/加氧酶(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxidase,Rubisco)有2种活性:一是羧化作用,同化二氧化碳,为生物圈提供食物;二是氧化作用,消耗同化产物,生成有毒的2-磷酸乙醇酸,启动光呼吸途径。C_3植物的光呼吸途径大约消耗了1/3的光合作用产物。但是,直接敲除光呼吸途径的基因不仅不能提高生物量,而且往往是致死的;只有科学优化光呼吸途径才能提高植物生物量和作物产量。本文综述了植物光呼吸途径的功能和基因通路,以及调控和优化光呼吸以提高植物生物量的方法和研究进展。     

植物光呼吸途径及其支路研究进展

[目的]光呼吸是植物重要的代谢途径之一,该过程要消耗大量能量从而降低光合效率,这种效果在C3植物中比C4植物中更明显。抑制光呼吸成为C3植物高光合效率的研究方向之一,为了解光呼吸研究现状。[方法]采用文献综述法对国内外光呼吸研究最新报道进行跟踪。[结果]对光呼吸途径的代谢机制、光呼吸重要生理功能及光呼吸支路最新研究进展做了综述。[结论]一种光呼吸支路的建立对C3植物光合效率提高及产量提高起到较好效果。     

光呼吸抑制剂对水稻增产效应的应用试验初报

一、前言光呼吸是植物照光后引起的耗氧,放出CO_2的过程。当植物进行光呼吸时,光合作用的最初产物所固定的 CO_2在尚未形成糖前就被重新释放出来。据前人测定,光呼吸放出的CO_2量较之暗呼吸大3～4倍,占光合产物的1/3以上。水稻是 C3植物,它的 CO_2补偿点高,RuDP 加氧酶和乙醇酸氧化酶的活性大,因而其光呼吸强度也大。因此,有很大部份的光合产物被光呼吸过程重又消耗,造成物质能量的很大浪费。通过生物化学手段,用光呼吸抑制剂来抑制水稻的光呼吸作用,就可以减少无谓的物质能量消耗,增加干物质积累,这对于提高水稻结实率和成熟度,增加产量,将是十分有效的措施。     

不同浓度NaHSO_3处理植株对大豆产量的影响

引言由于光呼吸的研究,已知大豆属于 C_3光呼吸作物。光呼吸是绿色组织在光照下,能放出 CO_2的生理过程。由于光呼吸进行,能减低体内有机炭的积累,并消耗一定能量,因而它是降低产量的一个因素。大豆的产量长久以来不够理想,在农业上虽已采取各种增产措施,但效果还有局限。从生理角度分析,如能减少或抑制大豆光呼吸的强度,对其产量定会有影响。光呼吸支路中,已知乙醇酸氧化酶起重要作用,而α-羟基磺酸是对这种酶比较有效的抑制剂。NaHSO_3在体内经过有机醛类加成作用,可能产生α-羟基磺酸,所以选用光呼吸抑制剂进行试验。从其他研究报道,又知适合的浓度,更是保证完成作用的前提,因此又必须筛选出适合的浓度进行处理。这个试验从理论上能提高光合效率,从而增加体内炭量积累,减少能量的浪费,并能增加产量。因此这个研究,在理论上和生产实践上有一定的重要意义。     

油菜喷施亚硫酸氢钠能增产

油菜为三碳作物,具有较强的光呼吸作用。光呼吸作用要消耗掉光合初产物的20～40％,从而减少了作物体内有机碳的积累,并还消耗一定的能量,这样,势必对作物产量有一定的影响。为抑制光呼吸生化过程中的乙醇酸氧化酶的活性,我们于1980年春将亚硫酸氢钠应用于油菜,研究其增产作用、适宜浓度和使用适期,同时还用光呼吸抑制剂2-3环氧丙酸等作了比较。五年来在淮阴市、县科委、农业局的领导和支持下,累计应用面积达35万亩之多,     

木奈叶片乙醇酸氧化酶基因全长 cDNA的分离与表达研究

乙醇酸氧化酶（ glycolate oxidase,GLO）是植物光呼吸途径中的一种限速酶,催化羟乙酸盐氧化成乙醛酸盐和H2 O2,与植物的诱导抗病性密切相关。试验从已构建好的木奈（ Prunus salicina Lindl．var．cordata J．Y．Zhang et al．）5个不同生长发育时期叶片的均一化全长cDNA文库中分离得到了一个乙醇酸氧化酶（ GLO）基因,命名为PsGLO。序列分析表明,PsGLO基因cDNA全长为1531 bp,开放阅读框为1122 bp,编码374个氨基酸。氨基酸多重序列比对表明,该基因与陆地棉乙醇酸氧化酶基因相似性最高,为90％。荧光定量PCR分析表明, PsGLO基因在木奈叶中木奈叶芽、展开叶、幼叶、成熟叶、老叶5个不同生长发育时期中都有表达,其中,老叶中表达量最高,叶芽最低。     

乙醇酸氧化酶基因超表达载体的构建与水稻的遗传转化

通过RT-PCR从水稻cDNA中扩增得到乙醇酸氧化酶基因(GLO)的完整序列。构建组成型超表达载体并转化水稻,经初步PCR和Southern杂交检测,确认已得到超表达转基因植株。酶活检测表明,其GLO活性最高可提高约70%。GLO基因超表达植株的获得为进一步研究GLO以及光呼吸的生理功能奠定了基础。