浅谈植物叶绿体和线粒体蛋白质转运

高中生物学习过程中,探讨细胞能量转化时,我们主要学习的载体就是线粒体和叶绿体,一般而言,生物需要太阳光的辐射能,但是由于不能直接利用,就要借助相关载体实现辐射能转化为化学能,其中,叶绿体借助光合作用实现光能转化为化学能,储存在脂肪、蛋白质等有机大分子中。而线粒体将其转变为细胞生活的直接能源ATP,确保维持生物生长。文章对相关问题进行了探讨,希望对同学们学习高中生物有所帮助。     

稀土处理对甘蔗离体叶绿体光化学反应的影响

选用了三种稀土浓度对甘蔗三个不同品种进行了试验,在稀土浓度为100～200ppm范围内处理甘蔗离体叶绿体、其循环及非循环光合磷酸化活力均比对照高,其中品种342在400ppm浓度下仍未出现抑制现象。它能提高磷酸化的偶联程度、增加p/2e(或p/o)比值、促进质子吸收和提高ATP酶活性,表明稀土元素处理对光合能量转化有促进作用。     

谷氨酸棒杆菌PhoPR双组分系统应答低氧胁迫功能研究

探究谷氨酸棒杆菌(Corynebacterium glutamicum,C. glutamicum)中PhoPR双组分系统响应外界溶氧变化功能机制。通过转录组数据分析发现PhoPR为C. glutamicum在不同溶氧水平下转录变化最明显双组分系统(Two-component system,TCS),表明PhoPR可感应环境中氧气变化。实时荧光定量PCR(Real-time quantitative PCR,RT-qPCR)和电泳迁移率试验(Electrophoretic mobility shift assay,EMSA)表明PhoPR效应蛋白PhoP可直接调控电子传递链相关基因sdhCAB和细胞膜相关基因betP、proP,间接调控qcrB,PhoPR高表达可增强细胞电子传递链和细胞膜基因转录。另外PhoPR还影响胞内ATP生成速度和峰值。基于以上结果推断,PhoPR通过调节电子传递链和ATP生成以维持C. glutamicum在低氧条件下生命活动。     

前沿动态

<正>叶绿体ATP合成酶催化活性中心的装配机制解析植物通过光合作用利用光能将CO2和H2O转化为有机物并释放出O2。这一系列复杂的代谢反应发生在叶绿体的类囊体膜上。类囊体膜上的叶绿体ATP合成酶负责催化光驱动的ATP合成,为光合作用中的碳固定提供能量。这种酶由不同来源的亚基组成,是细胞器发生和植物生存必不可少的多蛋白复合体。研究人员鉴定了叶绿体ATP合成酶的关键装配因子PAB,并阐明了叶绿体ATP合成酶催化活性中心的装配机制。多蛋白复合体的装配不仅依赖于通用的折叠分子伴侣,也需要特     

基于线粒体能量代谢途径的金针菇采后纳米包装保鲜机制

【目的】从线粒体水平上揭示不同包装对金针菇能量代谢的影响,为进一步揭示纳米包装保鲜机制提供新思路。【方法】以金针菇为材料,对比不连续密度梯度离心法（DDGCM）、酵母线粒体提取试剂盒方法（YMEKM）和改进普利莱法（IPKM）3种提取方法对金针菇子实体与菌丝体中线粒体功能活性的影响,确定最佳提取方法。通过测定不同包装及不同贮藏期金针菇线粒体中ATP代谢系统物质含量（ATP、ADP、AMP及能荷）和线粒体主要复合体活性,揭示不同包装金针菇采后能量代谢规律。【结果】通过标志性污染物酶和线粒体呼吸速率指标测定,3种方法以IPKM提取的线粒体内乙醇脱氢酶活性及胞液内细胞色素C氧化酶活性最低,呼吸速率最高,证明IPKM所提的线粒体结构完整性最好;IPKM提取的线粒体超氧化物歧化酶活性最高,达到17.82 U·mg^-1 pro,比DDGCM-1和YMEKM分别高7.31%和25.59%。结合透射电镜和健那绿染色结果可知,IPKM提取的线粒体结构相对完整,活性线粒体数量最多。在金针菇冷藏期间,纳米包装金针菇的ATP水平、能荷含量以及线粒体主要复合体活性都显著高于普通PE包装。纳米包装材料通过维持高水平的ATP含量,延缓能荷值的下降,促进了线粒体的氧化磷酸化过程。纳米包装组在第21天的ATP含量仍然比普通PE包装组高113.83 μg·g^-1FW,从而避免金针菇线粒体复合体I、Ⅲ活性降低,减缓线粒体复合体Ⅳ的活性降低。普通PE包装金针菇的线粒体复合体Ⅳ活性在第9天达到第一个峰值,而纳米包装金针菇线粒体复合体IV活性在第15天达到第一个峰值（5.14 U·mg^-1 pro）,显著高于普通PE包装（1.12 U·mg^-1 pro）,相差达到78.23%。证明纳米包装能有效控制线粒体呼吸链中的电子传递不受阻碍,保证细胞能量供应,从而更好地保持金针菇的能量状态。【结论】改进普利莱法对线粒体损伤最小,并维持线粒体活性,适合金针菇采后线粒体能量代谢研究。同时,纳米包装通过维持较高水平的ATP含量与线粒体复合体I、Ⅲ活性并延缓能荷与线粒体复合体Ⅳ活性的下降,进而保持金针菇的能量状态并延缓衰老,延长贮藏期。     

解偶联蛋白与动物的能量代谢*

 动物需要能量来维持生命活动,所需的能量主要来源于食物里的碳水化合物、脂肪和蛋白质。即使在体重平衡(非生产、生长状态)动物仍需要能量来维持体重、体温恒定及肌肉的基本活动。最新发现的线粒体内膜转运蛋白质,具有调节能量代谢的作用,它们的活动增加了动物的基础代谢率,这类蛋白质被称为解偶联蛋白(Uncoupling Proteins, UCPs)。UCPs作为质子通道驱散氧化呼吸时形成的H⁺梯度,降低了线粒体膜电位差ΔμH⁺, 从而增加呼吸产热, 阻止ATP的形成。目前已至少发现有5种UCPs(UCP1,UCP2,UCP3,UCP4 和UCP5),这个家族的蛋白质已经在人类、哺乳动物、禽类、鱼、真菌、甚至在植物不同组织的线粒体内膜上被发现。     

基于线粒体能量代谢途径的金针菇采后纳米包装保鲜机制

【目的】从线粒体水平上揭示不同包装对金针菇能量代谢的影响,为进一步揭示纳米包装保鲜机制提供新思路。【方法】以金针菇为材料,对比不连续密度梯度离心法(DDGCM)、酵母线粒体提取试剂盒方法(YMEKM)和改进普利莱法(IPKM)3种提取方法对金针菇子实体与菌丝体中线粒体功能活性的影响,确定最佳提取方法。通过测定不同包装及不同贮藏期金针菇线粒体中ATP代谢系统物质含量(ATP、ADP、AMP及能荷)和线粒体主要复合体活性,揭示不同包装金针菇采后能量代谢规律。【结果】通过标志性污染物酶和线粒体呼吸速率指标测定,3种方法以IPKM提取的线粒体内乙醇脱氢酶活性及胞液内细胞色素C氧化酶活性最低,呼吸速率最高,证明IPKM所提的线粒体结构完整性最好;IPKM提取的线粒体超氧化物歧化酶活性最高,达到17.82 U·mg-1 pro,比DDGCM-1和YMEKM分别高7.31%和25.59%。结合透射电镜和健那绿染色结果可知,IPKM提取的线粒体结构相对完整,活性线粒体数量最多。在金针菇冷藏期间,纳米包装金针菇的ATP水平、能荷含量以及线粒体主要复合体活性都显著高于普通PE包装。纳米包装材料通过维持高水平的ATP含量,延缓能荷值的下降,促进了线粒体的氧化磷酸化过程。纳米包装组在第21天的ATP含量仍然比普通PE包装组高113.83μg·g-1 FW,从而避免金针菇线粒体复合体I、Ⅲ活性降低,减缓线粒体复合体Ⅳ的活性降低。普通PE包装金针菇的线粒体复合体Ⅳ活性在第9天达到第一个峰值,而纳米包装金针菇线粒体复合体IV活性在第15天达到第一个峰值(5.14 U·mg-1 pro),显著高于普通PE包装(1.12 U·mg-1pro),相差达到78.23%。证明纳米包装能有效控制线粒体呼吸链中的电子传递不受阻碍,保证细胞能量供应,从而更好地保持金针菇的能量状态。【结论】改进普利莱法对线粒体损伤最小,并维持线粒体活性,适合金针菇采后线粒体能量代谢研究。同时,纳米包装通过维持较高水平的ATP含量与线粒体复合体I、Ⅲ活性并延缓能荷与线粒体复合体Ⅳ活性的下降,进而保持金针菇的能量状态并延缓衰老,延长贮藏期。     

氯化铵、光照强度、温度和pH对小麦叶绿体光化学活性的影响

用氧电极测定小麦叶绿体光化学活性的结果表明:不加氯化铵时在较低的光强下,叶绿体的光化学活性即达饱和;加氯化铵后,很高的光强仍未见其饱和现象。碱性条件和温度预处理使PSⅡ活性降低,PSⅠ活性增强。液氮下叶绿体77K荧光发射也得到相似的结果。本文还阐述了质子梯度和电子传递速率的关系;PSⅠ活性上升是放氧系统受到破坏。产生光能溢满现象的结果。     

植物线粒体抗氧化应激效应影响的研究进展

线粒体是细胞进行呼吸作用的主要场所,通过氧化磷酸化途径产生ATP。在植物中,线粒体结构相对复杂,除参与呼吸作用外还对光合作用有促进作用。同时线粒体也是植物体内对外界环境最敏感的细胞器之一,外界环境的改变会使线粒体功能紊乱并发生氧化应激。线粒体作为植物体内参与氧化应激的重要细胞器,其功能紊乱将导致活性氧的增多,产生脂质过氧化损伤,影响抗氧化酶系活性及关键蛋白表达量的改变等。本文首先概述了植物细胞线粒体的结构组成,重点介绍了经典电子传递链复合物的构成。其次,介绍了电子传递链复合物的功能,并对线粒体中活性氧(ROS)的产生做了重点的概述。最后详细介绍了氧化应激如何影响植物线粒体三羧酸循环、氧化磷酸化、交替氧化途径中关键酶活性、蛋白以及相关基因的表达,并阐述了植物细胞中线粒体清除ROS的主要途径,包括抗氧化酶系、转录调节因子及相关的功能性蛋白的作用。     

氯化铵,光照强度,温度和pH对小麦叶绿体光化学活性的影响

用氧电极测定小麦叶绿体光化学活性的结果表明：不加氯化铵时在较低的光强下，叶绿体的光化学活性即达饱和；加氯化铵后，很高的光强仍未见其饱和现象。碱性条件和温度预处理使ＰＳⅡ活性降低，ＰＳＩ活性增强。液氮下叶绿体７７Ｋ荧光发射也得到相似的结果。本文膛阐述了质子梯度和电子传递速率的关系；ＰＳＩ活性上升是放氧系统受到破坏，产生光能溢满现象的结果。     

Virus Location and Lymphocyte Apoptosis in Lymph Nodes of Piglets Infected with PCV-2

The present study has been performed to understand the location of the virus, type of apoptotic cells, and their relation to lymph nodes of piglets infected with porcine circovirus type Ⅱ （PCV-2）. Nine 32-day-old conventional piglets free of infection with PCV-2 were used, and distributed into three groups： control group （n = 3）, piglets inoculated with PCV-2 alone （PCV-2, n = 3）, and PCV-2 inoculated and KLH immunostimulated group （PCV-2 ＋ KLH, n = 3）. Superficial inguinal lymph nodes from all piglets were collected for histological examination after 32 days postinoculation, and immunohistochemistry for PCV-2 detection. Location of apoptotic cells was detected with TdT-mediated dUTP nick end labeling （TUNEL） and cell cycle, and the apoptotic rates were measured by flow cytometry. The characteristic histopathological lesions of the piglets in PCV-2 and PCV-2 ＋ KLH were lymphocyte depletions in the cortex and paracortex of the lymph nodes, epithelioid-like macrophage infiltration, and intracytoplasmic inclusion bodies presented in epithelioid-like macrophages. PCV-2 was mainly found in epithelioid-like macrophages by immunohistochemistry. In the lymph nodes, lymphocytes presented higher apoptotic rates in the cortex by TUNEL, special B-cell areas, and similar apoptotic cells were found in this compartment in the control. The apoptotic rates of the lymph nodes were 0.41, 3.34, and 4.88% in the control, PCV-2, and PCV-2 ＋ KLH groups by flow cytometry, respectively. The apoptotic rates of lymph nodes for PCV-2 and PCV-2 ＋ KLH piglets were significantly higher than those for the control group （P〈0.05 and P〈0.01）. The proliferation index （PI） was 0.17_＋0.01, 0.12_＋0.01 and 0.12_＋0.04 in the control, PCV-2, and PCV-2 ＋ KLH group, the PI of the control group was higher than that of the other groups, but without the statistical difference. PCV-2 can induce lymphocyte depletion in lymph nodes of piglets by blocking cell proliferation and promoting apoptosis. This is one o     

不同授粉组合对‘富士’和‘新红星’苹果品质的影响

【目的】探讨不同授粉品种对苹果品质和香气物质成分差异的影响,为高效授粉树的选育和苹果品质的提高提供依据。【方法】采用自育高效授粉树‘红菱’‘红锦’‘红雾’的花粉,在‘富士’(Malus domestica‘Fuji’)、‘新红星’(M.domestica‘Starkrimson’)铃铛花期进行授粉,以授‘嘎拉’(M.domestica‘Gala’)花粉的果实为对照,对果实发育期间总类黄酮含量的变化进行研究,并在果实成熟时测定可溶性固形物、花色苷含量等品质指标及香气物质成分。【结果】不同的授粉品种条件下,‘富士’和‘新红星’苹果除可滴定酸外的各项品质指标均高于对照。‘富士’苹果经‘红菱’授粉后,其果形指数、硬度、花色苷、可溶性糖含量显著提高,分别为对照的1.12、1.15、1.28、1.12倍。‘新红星’苹果经‘红雾’授粉后,其单果重、果形指数、花色苷、可溶性固形物、可溶性糖含量均显著提高,分别为对照的1.22、1.12、2.48、1.10、1.11倍,其可滴定酸含量显著降低,仅为对照的75%。在果实发育的整个生长期内,不同授粉品种处理的‘富士’和‘新红星’苹果总类黄酮含量均高于对照,且不同品种间存在显著差异。在花后160 d,‘富士’经‘红菱’‘红锦’‘红雾’花粉授粉后,果实内总类黄酮含量与对照相比分别增长19.63%、28.72%、13.97%,‘新红星’在花后120 d分别增长14.18%、15.26%、4.24%,差异显著。‘红菱’‘红雾’‘红锦’和对照授粉处理的‘富士’和‘新红星’苹果总酯类挥发性物质的相对含量分别为50.20%、52.03%、42.68%、45.10%和71.08%、68.85%、71.83%、66.03%,‘红菱’授粉后‘富士’‘新红星’果实总酯类挥发性物质含量明显增加,其中2-甲基丁酸乙酯的含量分别为对照的1.14和203.91倍。‘富士’苹果中,‘红菱’‘红雾’‘红锦’授粉处理的果实乙酸-2-甲基丁酯的含量分别为对照的1.73、1.07、1.36倍;其己酸乙酯和乙酸丁酯的含量分别为对照的1.09、1.12、1.29倍和1.50、0.77、1.30倍。而在‘新红星’苹果中,经‘红菱’‘红雾’‘红锦’授粉后,乙酸-2-甲基丁酯和己酸乙酯的含量分别为对照的1.82、1.27、0.93倍和2.57、1.15、0.27倍;乙酸丁酯的含量分别为对照的7.83、3.48、3.30倍。此外,‘富士’和‘新红星’苹果经‘红菱’授粉后,其烃类物质含量明显高于对照,主要表现为法呢烯的增多。【结论】高效授粉树能显著提高‘富士’和‘新红星’苹果的外观和内在品质,并且与对照存在显著差异。不同授粉组合对‘富士’和‘新红星’苹果品质影响差异较大,经‘红菱’授粉,‘富士’和‘新红星’苹果品质有显著提高。     

不同温度LED光萎凋对铁观音MEP上游关键基因和香气的影响

【目的】萜类化合物是乌龙茶挥发性芳香物质的重要组分,2-C-甲基-D-赤藓醇-4-磷酸途径（MEP）上游关键基因直接参与调控萜类化合物前体物质的合成。而乌龙茶香气的形成与萎凋工序密切相关,光照和温度是影响萎凋的重要因子,探讨LED光与温度在乌龙茶萎凋过程中对香气的影响,为提高乌龙茶萎凋叶香气品质提供参考。【方法】基于转录组数据,根据KEGG筛选出响应光照的MEP上游关键基因（DXS、DXR、HDS、HDR）。对一芽三叶铁观音鲜叶进行LED白光和不同温度（20℃（L20）、25℃（L25）、30℃（L30）、35℃（L35）和40℃（L40））萎凋处理,黑暗下温度（20℃（D20）、25℃（D25）、30℃（D30）、35℃（D35）和40℃（D40））萎凋处理;分别测定铁观音萎凋叶的香气组分和MEP上游关键基因的相对表达量。【结果】L30处理萎凋叶各基因表达量达到最大值,萜类基因（DXS、DXR、HDS、HDR）表达量分别为XY组（对照）的4.31、5.28、11.77、1.59倍,为D30处理的2.24、2.39、1.86和1.60倍。D30组各基因表达量为黑暗处理组最大,依次为XY组的1.92、2.21、6.34和0.99倍。L20处理萎凋叶的α-法呢烯芳樟醇氧化物（I、II）含量最高,较XY依次提高了15.05%、4.92%和15.13%;L30处理萎凋叶的橙花叔醇、芳樟醇和香叶醇含量最高,较XY组依次提高了3.71%、6.14%和15.28%;LED组铁观音萎凋叶主要香气组分含量均高于相对应的温度处理组。通过主成分分析法建立数学模型,对萎凋叶香气组分进行评估,得出L20组萎凋叶得分最高,L30组萎凋叶次之;与香气分析得出结果一致。【结论】铁观音萎凋叶基因表达量与香气含量的变化趋势不存在同步性;L30处理萎凋叶基因表达量、主要萜类香气物质含量和主成分分析得分均较高,这与铁观音生产上的萎凋温度相一致。萎凋温度过高（40℃）不利于萎凋叶萜类关键基因的表达和萜类化合物的形成。     

喀斯特地区不同玫瑰混农林模式的土壤螨类群落结构特征

混农林业作为集约型土地利用和经营方式之一,运用于石漠化地区有利于土壤生物多样性的修复.2019年7月,对贵州省毕节市撒拉溪镇龙场村的玫瑰+大豆、玫瑰+苹果+大豆和玫瑰+玉米3种混农林模式样地中的土壤螨类进行了调查,以玫瑰单作为对照,共捕获土壤螨类1524头,隶属3目41科64属,以盖头甲螨属(Tectocepheus)...     

丙草胺与4种磺酰脲类除草剂混用对稻苗安全性的影响

室内测定了丙草胺分别与磺酰脲类除草剂甲磺隆、苄嘧磺隆、醚磺隆和吡嘧磺隆混用后，一叶一心期稻苗抑制50％株高的使用浓度(IC50)和抑制10％株高的使用浓度(IC50)，并用共害系数(CHC)对混用组合安全性的联合作用进行了评价．结果表明：所有混配处理的CHC10均小于12．0，表现出强烈的解毒效应；不同混用处理的CHC50值差异很大，丙草胺与甲磺隆混用的CHC50均小于25．0，解毒效应显著．丙草胺与苄嘧磺隆混配的CHC50为26．1—167．8，丙草胺与苄嘧磺隆混用的CHC50为52.2—115.5，丙草胺与醚磺隆混用的CHC50为80．0—110．2．     

不同阶段肉仔鸡能量需要模型的建立

试验研究了0~8周龄肉仔鸡胴体与羽毛蛋白、脂肪的生长曲线及0~3、4~6和7~8周龄3个阶段每日摄入不同水平的能量及蛋白对其体蛋白、体脂肪沉积的影响,旨在确定胴体与羽毛蛋白、脂肪动态的沉积规律及日粮能量沉积为体蛋白及体脂肪的效率。试验1,包括3个饲养试验分别选取体重相近的0、21和42日龄爱拔益加(AA)肉仔鸡324只,按性别及日粮随机分为18个处理,每处理3个重复,每重复6只鸡。肉仔鸡每日限量饲喂,饲喂水平分别为正常采食量的90%、70%和50%,每日定量供给肉仔鸡高、中、低3个水平的高蛋白质基础日粮及由饲喂水平决定的定量淀粉,进而使肉仔鸡每日采食能蛋质量比(代谢能/粗蛋白)不同的9种日粮;试验2,选取体重相近的0日龄AA肉仔鸡144只,按性别不同随机分为2个处理,每处理4个重复,每重复18只鸡。试验初和试验末分别进行屠宰,以测定肉仔鸡胴体和羽毛蛋白、脂肪和干物质含量。结果显示:1)Gompertz方程能很好的拟合不同性别肉仔鸡蛋白和脂肪的生长,不同性别间蛋白和脂肪极限重量、羽毛蛋白和脂肪的生长速率差异显著(P<0.05),而胴体蛋白和脂肪的生长速率差异不显著(P>0.05)。2)在0~3、4~6和7~8周...     

ICP-OES法同时测定果蔬中铅、砷、镉、铬、铜、锡含量

果蔬样品经混酸消化后,控制一定的酸度,定容后应用等离子体发射光谱法(ICP-OES)对果蔬中铅、砷、镉、铬、铜、锡六种有害重金属进行测定,研究了分析测定条件,方法简单快速。测定结果表明,五种元素的加标平均回收率在91.0%~107%之间。其RSD均小于3.5%。按该方法进行处理及测定铅、砷、镉、铬、铜、锡,在选择的测定条件下最低检出限分别为0.0006 mg/kg、0.0003 mg/kg、0.00003 mg/kg、0.00005 mg/kg、0.00003 mg/kg、0.0006 mg/kg。     

Characterisation of Neonicotinoid and Pymetrozine Resistance in Strains of Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) from China

Four strains of the Q biotype and one of the B biotype of the whitefly Bemisia tabaci collected from China were characterised for resistance to four neonicotinoid insecticides and pymetrozine. Q biotype strains showed moderate to strong resistance to imidacloprid, thiamethoxam and acetamiprid, but little or no cross-resistance to dinotefuron. Resistance to neonicotinoids was consistently associated with resistance to pymetrozine, despite the latter having a distinct (though unresolved) mode of action. The single B biotype strain proved largely susceptible to all the insecticides investigated. Resistance in the Q biotype strains was associated with over-expression of a cytochrome P450 monooxygenase gene, CYP6CM1, whose substrate specificity presumably accounts for the observed cross-resistance profiles.     

贵州山区做好玉米区域试验的经验与方法

玉米区域试验是在不同生态条件下,对新育成品种的丰产性、稳产性、抗逆性、适应性及品质性状等进行全面鉴定和综合评价的中间环节,是新育成品种能否通过审定推广的重要过程,是农业科研与农业生产的重要纽带,是新品种是否能在本地区推广应用的科学依据,做好玉米区域试验事关重大.     

夹竹桃目植物新资料

本文根据国内外模式标本和文献资料,将亚洲、美洲和大洋洲夹竹桃目植物进行了部分整理和研究,对该目夹竹桃科和萝摩科18属37种作了订正,其中有11种分布新记录,17个新异名,建立15个新名称和1个新组合.