Rapid regulation of light harvesting and plant fitness in the field

We used Arabidopsis thaliana mutants to examine how a photosynthetic regulatory process, the qE-type or DeltapH-dependent nonphotochemical quenching, hereafter named feedback de-excitation, influences plant fitness in different light environments. We show that the feedback de-excitation is important for plant fitness in the field and in fluctuating light in a controlled environment but that it does not affect plant performance under constant light conditions. Our findings demonstrate that the feedback de-excitation confers a strong fitness advantage under field conditions and suggest that this advantage is due to the increase in plant tolerance to variation in light intensity rather than tolerance to high-intensity light itself.     

Photosynthetic light harvesting by carotenoids: detection of an intermediate excited state

We present the first direct evidence of the presence of an intermediate singlet excited state (Sx) mediating the internal conversion from S2 to S1 in carotenoids. The S2 to Sx transition is extremely fast and is completed within approximately 50 femtoseconds. These results require a reassessment of the energy transfer pathways from carotenoids to chlorophylls in the primary step of photosynthesis.     

毛竹(Phyllostachys edulis)光系统Ⅰ基因LhcaPe02全长的克隆与序列分析

根据大麦Lhca2基因序列的保守区设计PCR引物,采用RT-PCR技术与RACE技术,从毛竹中克隆到捕光叶绿素a/b结合蛋白基因Lhca2全长。该基因序列从第74 bp开始到第862 bp含有1个开放阅读框和一个中止密码子,编码262个氨基酸。在5′端有73 bp的非编码区,在3′端含有234 bp的非编码区和14 bp的Poly(A)。此基因定名为LhcaPe02(GenBank:EU121593)。此外,通过DNASTAR软件预测,该基因编码的蛋白质等电点和分子量分别为6.14和28 095.11 Da,其编码的氨基酸序列与光合作用密切相关的位点包括1个硫解酶活性部位(thiolases active site),2个4Fe-4S铁还原氧化蛋白的信号区(4Fe-4S ferredoxins,iron-sulfur binding region signature)等。通过Blast比较分析,LhcaPe02序列和编码的氨基酸序列分别与玉蜀黍、大麦和水稻的相似性较高。     

绿竹光系统Ⅰ捕光叶绿素a/b结合蛋白基因的cDNA全长克隆及分析

为了从分子水平研究竹子光合作用的机理,采用RT-PCR及RACE方法从绿竹中分离了cab家族的一个基因,命名为BoLhca4-1(GenBank注册号为EF690303).BoLhca4-1的cDNA序列全长931 bp.含有一个735 bp的开放阅读框,编码了一个244 aa的蛋白,分子量大小约为26.8 ku.序列分析结果表明,BoLhcn4-1是光系统Ⅰ的一个捕光叶绿素复合蛋白基因,编码肽链与禾本科植物水稻的cab蛋白有着很高的同源性,达到86.1%.系统进化树分析表明,BoLhca4-1编码蛋白与水稻的cab蛋白亲缘关系较近.另外,对绿竹不同组织中BoLco4-1基因的表达进行RT-PCR检测发现,其在叶片中的表达量较鞘和茎中要高.     

Current state and suggestions for mechanical harvesting of corn in China

<正>Corn(Zea mays L.) accounts for the largest shares of planting area and total yield of grain crops in China. Corn production has played a significant role in the country’s development of agriculture and national economy. Harvesting requires the largest amount of manual labor in the entire corn production process, accounting for about 50–60% of the total labor input. Thus,     

Carotenoid cation formation and the regulation of photosynthetic light harvesting

Photosynthetic light harvesting in excess light is regulated by a process known as feedback deexcitation. Femtosecond transient absorption measurements on thylakoid membranes show selective formation of a carotenoid radical cation upon excitation of chlorophyll under conditions of maximum, steady-state feedback deexcitation. Studies on transgenic Arabidopsis thaliana plants confirmed that this carotenoid radical cation formation is correlated with feedback deexcitation and requires the presence of zeaxanthin, the specific carotenoid synthesized during high light exposure. These results indicate that energy transfer from chlorophyll molecules to a chlorophyllzeaxanthin heterodimer, which then undergoes charge separation, is the mechanism for excess energy dissipation during feedback deexcitation.     

CMLs参与调控植物花粉授粉竞争的作用

目的在显花植物生殖过程中花粉萌发和花粉管生长起着至关重要的作用,这一过程受许多因素的影响,其中钙调素类似蛋白（calmodulin-like proteins,CMLs）通过直接或间接的作用机制调控花粉萌发及花粉管生长。然而,迄今人们对CMLs的功能研究尚少。本文旨在初步了解CMLs蛋白在花粉竞争优势中的作用,为深入探究CMLs蛋白在植物花粉竞争优势中的分子机制奠定理论基础。方法本文主要通过对参与调控花粉萌发以及花粉管生长过程的CMLs蛋白的结构、表达水平、细胞定位及其作用机理的归纳,结合不同植物中出现的花粉竞争现象,综合分析并总结国内外相关研究结果。结果CMLs蛋白约有4个保守的EF手性结构域,当CMLs蛋白结合Ca2+时,其构象发生变化,增强与下游受体蛋白的结合能力,并启动Ca2+依赖的级联信号放大效应,引起花粉管中Ca2+的浓度变化,影响从萌发孔到花粉管顶端Ca2+浓度梯度的形成,从而调控花粉管的正常生长。CMLs蛋白的表达还可以影响Mg2+、NO等离子的浓度变化,影响Ca2+与EF手性结构域的结合及花粉管生长的导向。不同CMLs蛋白具有不同生理功能,其中参与花粉萌发及花粉管生长的CMLs蛋白主要在植物花器官中表达;部分显花植物在受精过程中,不同倍性花粉之间可能由于基因组大小或者营养物质含量的差异,导致萌发率及生长速率的不同。结论CMLs蛋白可能通过在不同倍性花粉中的差异表达,影响花粉在体内萌发的进程,使其在某一时期表现出竞争优势。      

宁南半干旱区农田微集水种植技术效果研究

在半干旱偏旱地区采用微集水种植技术可使作物产量增加 ,水分利用效率提高 ,特别是当季降雨的水分利用效率提高 ,而经济效益则在不同作物间存在较大差异。 2年定位试验结果表明 ,生育期长、生产潜力大的作物产量增幅较大 ,且在产量增加的同时提高了农户的经济收益 ;5种作物产量增幅依次为玉米 >谷子 >小麦 >豌豆 >糜子 ,玉米为首选种植的作物 ,糜子、豌豆则不宜采用该方法种植     

石蒜捕光叶绿素a/b结合蛋白基因的克隆和序列分析

根据捕光叶绿素a/b结合蛋白基因(Cab)家族中的保守序列设计PCR引物,扩增出的约350bp cDNA小片段为分子杂交探针,对构建的石蒜全长cDNA文库进行杂交筛选,并结合PCR分析对阳性克隆进行测序分析验证,克隆了石蒜中1个Cab基因全长cDNA,命名为LrCab(GenBank 登记号:GU362887).LrCab长为1073 bp,从第50 bp开始至847bp含有1个开放阅读框和1个终止密码子,编码 265个氨基酸.LrCab编码的蛋白质预测的等电点和分子量分别为5.14和28 010.00 u.通过比较分析,LrCab DNA序列(GU362887)和编码的氨基酸序列与其他种属的Cab基因编码氨基酸序列相似性很高,表明Cab家族基因在进化过程中保守性高.     

根系分泌物调控植物适应低磷胁迫的机制

磷是植物生长发育的必需营养元素,土壤中有效磷含量低是限制作物高产的主要因素。由于长期不当施肥,土壤中累积大量磷素,其中大部分磷是植物难以直接吸收的难溶性无机磷和有机磷。植物在长期进化过程中形成了一系列适应低磷胁迫的机制,其中根系分泌物参与土壤磷活化利用的机制一直是研究的热点问题。本文总结了近十年来关于低磷胁迫调控根系分泌物(有机酸和紫色酸性磷酸酶)合成和分泌的研究进展,对根系分泌物在根际微生态中的重要作用提出了展望,旨在阐明通过控制作物根系分泌物来提高作物磷效率的途径,为培育磷高效作物品种和优化磷肥的田间管理提供思路和奠定理论基础。     

光质对植物离体培养的影响

植物的生长是光形态建成的过程,光质对植物组织培养的一些形态发生过程起重要的调节作用。本文从植物愈伤组织的生长与诱导分化、植物离体器官培养、植物体内内源物质合成3个方面阐述了光质对植物离体培养的影响。     

N-硝基苯基脲类化合物的植物生长调节活性研究

采用室内试验研究了6个N 硝基苯基脲化合物在质量浓度500mg·L-1下对水稻、油菜的生物活性.结果表明,它们对水稻成活、根长、根鲜重具有促进作用,对茎长、地上部鲜重具有抑制作用;该类化合物能促进油菜根长、地上部鲜重、根鲜重增加,而对其茎长具有抑制作用.同时,也讨论了各化合物的生物活性与其分子结构之间的相关性.     

植物源杀菌剂的研究现状与展望

植物源农药因其低毒、低残留、与环境和谐、符合现代环保和人们健康的要求而越来越引起世界各国高度重视 ,近几年掀起了一个研究开发植物源农药的高潮。目前 ,对于植物源农药在植物虫害防治方面的研究已经很深入 ,但在植物病害研究方面尚处初级阶级 ,在药剂的类型、活性成分、作用机理等方面已有初步进展 ,并开发出一些卓有成效的新产品 ,但也存在许多急待解决的问题。文章对上述诸方面进行阐述 ,并对我国植物源杀菌剂研究现状作一概述     

光信号和低温调控植物休眠研究进展

休眠是高等植物通过暂停生长发育而在不利条件下存活的策略,主要由遗传和环境因素控制,对植物生长发育具有重要意义。植物响应季节变化的2个主要环境信号是光周期和温度。本文采用文献综述法,追踪国内外最新相关研究结果进行分析。系统梳理了秋冬季光信号和低温在植物年生长周期的时间调节中起到的关键作用,阐明了植物种间和种内因基因表达、蛋白互作及转录后修饰等途径建立起的特异性休眠机制及休眠机制中存在的巨大差异。综述了植物休眠领域研究存在的主要问题并展望了未来研究重点,可为揭示秋冬光信号和低温条件下的植物休眠机制提供参考。     

自然光植物工厂多层立体栽培补光对生菜产量和品质的影响

针对自然光植物工厂空间高效利用的问题,采用意大利奶油生菜为研究对象,探究自然光植物工厂多层立体栽培条件下不同栽培层间光照、温度、湿度等环境差异及补光对生菜产量和品质的影响。结果表明:栽培架中层平均太阳总辐射强度是上层的25.15%～55.42%,下层平均太阳总辐射强度是上层的22.66%～37.46%;不同层间温度相差4.8～7.2℃。不同层湿度差异为37.5%～43.9%。补光可以提高栽培层间的光照强度,改善光照分布状况,改变生菜生长形态,促进叶片伸展和根系生长。与不补光处理相比,补光后中层和下层生菜的产量分别提高了35.8%和24.7%,干物质量增加了39.7%和36.7%,可溶性蛋白含量提高了9.42%和9.24%,硝酸盐含量降低了10.75%和6.75%,但与对照相比,补光后对生菜叶绿素和可溶性糖含量并没有显著性的变化。立体栽培层间补光能够改善层间光照环境,使光照分布更加均匀,促进干物质积累,显著提高生菜产量和品质。     

不同海拔梯度下黄山松与马尾松针叶形态·光合生理特性的研究

目的研究野生古茶树叶片生理特性对不同海拔的响应机制。方法以云南省镇沅县千家寨自然保护区野生古茶树大理茶种(Camellia talinensis)为研究对象,测定在不同海拔(2 050、2200、2350和2500 m)其叶片游离脯氨酸、光合色素、葡萄糖、淀粉和可溶性蛋白的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化氢酶(APX)和过氧化氢酶(CAT)活性。结果随着海拔的升高,野生古茶树叶片叶绿素a (Chla)和叶绿素a/叶绿素b的比值先增后降,而总叶绿素(Chl a+b)和类胡萝卜素(Car)含量呈现先增后降再增的趋势,均在海拔2 200 m达到最大值;同时,野生古茶树叶片中葡萄糖和淀粉及可溶性蛋白等内含物质含量在海拔2 200 m处亦显著高于其他海拔(P<0.05);此外,随着海拔上升至2 500 m,葡萄糖和淀粉含量降至最低水平,而抗氧化酶POD和APX活性更高。结论千家寨自然保护区海拔2 200 m的生境条件更有利于野生古茶树光合生理代谢及光合产物淀粉或糖分的累积。     

Antiallergic drug cromolyn may inhibit histamine secretion by regulating phosphorylation of a mast cell protein

Cromolyn inhibited histamine release from mast cells that was induced by a classic secretagogue and correspondingly increased incorporation of radioactive phosphate into a 78,000-dalton protein. These effects on histamine secretion and on protein phosphorylation were rapid in onset and both showed tachyphylaxis. Cromolyn may therefore act by altering the phosphorylation of a protein involved in the regulation of secretion.     

新型生物农药——植物激活蛋白的应用效果研究

植物激活蛋白的有效成分是从微生物中分离提取的一种高活性蛋白,无毒、无害、无污染。近年来,这种新型的植物激活蛋白农药,已分别在水稻、辣椒、大白菜、藠头、烟草、棉花、柑桔等作物上进行了试验示范。结果表明,植物激活蛋白1000倍液连续施用3~4次,对多种农作物主要病害都具有一定的诱抗作用,特别是对病毒病的诱抗效果较好,同时能明显促进作物的生长发育,提高作物的产量和品质。     

植物多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白研究进展

多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白(PGIP)是一种特异性结合并抑制真菌内切多聚半乳糖醛酸酶活性的细胞壁结合蛋白,迄今已在20多种植物体内发现了多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白。综述了国内外近几年有关PGIP基因研究、PGIP在植物抗病中的作用以及在抗病育种中应用的研究成果。