光系统的Ⅰ的异质性及其在类囊体膜上分布的研究进展

该文综合并分析国内外有关文献,对光合作用光反应中心、类囊体膜的特性、光系统Ⅰ的异质性及其在类囊体膜上的分布的研究进展进行了讨论,不同研究从离等植物叶绿体中可分离得到在体积、结构与组成上存在差异的光系统Ⅰ色素蛋白复合物,它们在类囊体膜上分布是不均匀的。     

光系统I的异质性及其在类囊体膜上分布的研究进展

该文综合并分析国内外有关文献,对光合作用光反应中心、类囊体膜的特性、光系统Ｉ的异质性及其在类囊体膜上分布的研究进展进行了讨论．不同研究从高等植物叶绿体中可分离得到在体积、结构与组成上存在差异的光系统Ｉ色素蛋白复合物,它们在类囊体膜上分布是不均匀的．     

水分胁迫对小麦叶绿体光化学活性的影响

小麦幼苗经-0.2 MPa PEG溶液根际胁迫处理24h后,类囊体膜叶绿素发射荧光强度F685/F735的比值上升;叶绿体PSI相对电子传递活性明显下降;同时PSI叶绿素蛋白复合体发生了显著降解。因此,推测PSI活性的降低可能与其叶绿素蛋白复合体的降解有关。水分胁迫也导致叶绿体Ca~(2+)-ATPase和Mg~(2+)-ATPase活性明显上升。     

线粒体和叶绿体中能量转化问题研究

该研究探讨了在线粒体和叶绿体中质子驱动力和三磷酸腺苷(ATP)生成的关系。质子驱动力是驱动ATP生成最直接的因素。结合线粒体内膜的电子传递链系统和叶绿体内囊体膜上的光合系统,分析了线粒体内膜电子传递链、ATP合成酶以及叶绿体内囊体光反应和暗反应的能量转化机制,并且对线粒体和叶绿体系统中的能量转化效率问题进行了定量计算。     

土荆芥化感胁迫下蚕豆叶绿体超微结构和光合关键基因表达的变化

【目的】叶绿体结构的完整性和光合作用关键基因表达正常在光合作用中起着重要作用。为了深入探讨土荆芥化感作用机制。【方法】采用透射电镜技术和RT-PCR技术,对土荆芥挥发油及其主要成分α-萜品烯和对伞花素对蚕豆幼苗叶片叶绿体超微结构和4个光合关键基因的影响进行了研究。【结果】土荆芥挥发油及其主要成分处理导致蚕豆叶片叶绿体超微结构受损,叶绿体脱离细胞壁散乱分布于细胞中央,结构紊乱,表现为肿胀、膜结构受损明显,叶绿体内部基质不均匀、基粒类囊体排列紊乱、淀粉粒消失、片层扭曲且排列松散;在光合作用过程的关键基因核酮糖羧化酶基因(Rbcs-3C)、光系统ⅡCP47蛋白基因(PsbB)、ATP合成酶β亚基基因(beta)、质体蓝素基因(PetE)的相对表达量发生了不同程度的变化。其中,挥发油处理组中4个基因均上调;对伞花素处理组Rbcs-3C和PsbB下调,beta和PetE上调;α-萜品烯处理组的PsbB下降,其他3个基因上调; 3个处理的化感综合效应由大到小依次为挥发油、α-萜品烯和对伞花素。【结论】破坏叶绿体超微结构、干扰光合关键基因表达是土荆芥化感胁迫的机制之一,土荆芥挥发油的不同成分对受体植物的化感作用具有协同性。     

外源物质对番茄耐冷性相关指标的影响

以番茄为试验材料,在番茄幼苗四叶一心时喷施三种外源物质ABA(10 mg·L-1)、Ca Cl2(1 200 mg·L-1)、SA(300 mg·L-1),一次性喷施3 d后放入人工气候箱中低温胁迫处理(昼/夜:10℃/6℃),低温处理5 d后测定冷害指数和各项指标,研究三种外源物质对番茄幼苗耐冷性相关指标的影响。结果表明,低温胁迫后,番茄体内脯氨酸含量上升,CAT活性、叶绿体膜和类囊体膜ATP酶活性下降。喷施ABA、Ca Cl2、SA三种外源物质后,可缓解番茄幼苗冷害程度,表现为冷害指数显著下降,脯氨酸含量、CAT活性、叶绿体膜和类囊体膜ATP酶活性显著升高。其中,以喷施1 200 mg·L-1Ca C12冷害指数最低,其他指标(包括脯氨酸含量、CAT活性、叶绿体膜和类囊体膜ATP酶活性)表现最好,故效果最佳。     

类囊体膜脂不饱和度的增加对番茄耐盐性的影响

【目的】探讨类囊体膜脂脂肪酸组成与耐盐性的关系。【方法】以野生型（WT）,转反义番茄叶绿体ω-3脂肪酸去饱和酶（LeFAD7）基因株系T2-8（-）和转正义LeFAD7基因株系T2-7（+）为试材,测定了类囊体膜脂脂肪酸组成,盐胁迫后的光合参数,叶绿素荧光参数和叶绿体活性氧清除酶活性。【结果】转正义基因番茄植株类囊体膜脂中亚麻酸（18﹕3）含量升高,亚油酸（18﹕2）含量下降,导致膜脂脂肪酸不饱和程度升高,而转反义基因番茄植株类囊体膜脂不饱和脂肪酸含量下降。盐胁迫下亚麻酸含量高的转正义基因植株的PSII最大光化学效率（Fv/Fm）和光合速率（Pn）下降程度较小,而转反义基因植株的下降程度较大。与WT相比,盐胁迫下转正义基因植株维持较高的叶绿体超氧化物歧化酶（SOD）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性, 和H2O2的含量较低。【结论】番茄类囊体膜脂不饱和脂肪酸含量的增加提高了番茄光合机构的耐盐性。     

高温胁迫下受小热休克蛋白26(sHSP26)影响的玉米叶绿体蛋白质的研究

以玉米(Zea mays L.)品种郑单958幼苗第2个新展开的叶片为试验材料,运用双向电泳(2-DE)和质谱分析等技术,确定高温胁迫下与s HSP26相关蛋白及其与叶绿体关系。质谱鉴定结果显示,胶上存在24个蛋白质差异点,属于14个蛋白质,归为6种功能类别,其中42%蛋白质参与光反应。与其对照相比,用s HSP26抗体(AT-s HSP26)处理后,与光合作用相关蛋白(ATP合酶α,β和γ亚基、放氧增强子蛋白(OEE1)、叶绿素a/b结合蛋白、细胞色素b6/f复合体铁硫亚基、光系统Ⅰ反应中心亚基Ⅳ和铁硫中心蛋白)表达下调。并且叶绿体PSⅡ的放氧速率明显降低。表明s HSP26通过调控光合作用相关蛋白,从而在一定程度上对叶绿体起到保护作用,最终影响玉米叶绿体的耐热性。     

水分胁迫对小麦叶绿体膜脂过氧化的影响

小麦幼苗在 - 0 2MPaPEG根际渗透胁迫 2 4h后 ,分离叶绿体的MDA含量升高、SOD活性增加。类囊体膜脂肪酸组分中亚麻酸含量显著降低 ,脂肪酸不饱和指数下降 ,磷脂组分中PG含量大幅度降低。同时 ,叶绿体内和类囊体膜联结的LOX活性升高 ,表明水分胁迫对小麦叶绿体膜的损伤与自由基导致的膜脂过氧化和LOX导致的酶促氧化有关     

VIPP1蛋白运动的调控及其对叶绿体被膜修复的影响

【目的】研究质体囊泡诱导蛋白(VIPP1)运动的调控过程,解析其修复叶绿体被膜的分子机制。【方法】从拟南芥VIPP1-GFP/Col转基因株系中分离叶绿体,在荧光显微镜下观察GTP和Ca~(2+)作用下VPP1-GFP蛋白复合体的运动规律,分析其对该蛋白运动的作用方式,并探讨其作用机制。【结果】离体叶绿体在低渗胁迫下膨胀变大,被膜与类囊体间隙变大并鼓起,VPP1-GFP蛋白复合体开始自由移动。CaCl_2可以完全抑制VPP1-GFP蛋白的运动,这种抑制作用由Ca~(2+)而不是Cl~-引起。GTP可以有效逆转Ca~(2+)的抑制作用,并再次激活该蛋白的运动。低渗胁迫下,叶绿体被膜完整性的维持依赖于VIPP1蛋白的运动。【结论】拟南芥叶绿体VIPP1蛋白的运动受GTP和Ca~(2+)共同调控,GTP对VIPP1蛋白运动起促进作用,Ca~(2+)对该过程起抑制作用。     

拟南芥叶色突变体F03-06的筛选及突变基因的克隆

植物光合作用是人类赖以生存的基础,叶绿体是植物进行光合作用的重要场所,叶色可作为叶绿体发育状态的标记,叶色突变体是研究光合作用机制的优良系统。通过EMS诱变筛选得到一个拟南芥叶色突变体F03-06,主要表型为叶片黄绿、叶脉深绿色、生长缓慢、株型矮小。遗传分析表明,F03-06突变表型受隐性单核基因控制。利用图位克隆技术,通过粗定位和精细定位发现该突变体表型与拟南芥At5g54810基因的突变体表型相似。对At5g54810基因的测序结果显示,其+865碱基由鸟嘌呤突变为腺嘌呤,从而使编码的丙氨酸变为苏氨酸。At5g54810基因被报道编码拟南芥色氨酸合成酶的β亚基,为进一步研究拟南芥色氨酸合成途径与叶绿体发育之间的调控机制提供了新的遗传材料。     

无光照下杉木叶绿体超微结构的初步研究

利用电镜对杉木叶片在无光照条件下叶绿体超微结构进行观察,结果表明:杉木叶片在无光照条件下,叶绿体基质片层断裂,基粒类囊体数目减少,部分基质片层排列紊乱,并且随无光照时间的延长,类囊体膜受到破坏,叶绿体开始降解。该研究对于进行杉木光合作用的研究,以及指导杉木林的经营有现实意义。     

UV-B辐射对植物光合器官和光合作用过程的影响*

 植物光合作用是植物受UV-B辐射影响的主要一个方面。UV-B辐射诱导的活性氧的产生进一步破坏类囊体膜;叶绿素在UV-B辐射下降解或其合成过程受阻,但不同植物间叶绿素对UV-B辐射的抗性存在一定差异;UV-B辐射下,PSⅡ的两个主要组分D1蛋白和LHCⅡ合成减少,但D1蛋白可通过D1蛋白的周转维持PSⅡ的活性;UV-B辐射诱导主要光合酶RuBP羧化酶活性的降低,且不同植物对UV-B辐射强高度的响应程度不同,而C4植物中烟酰胺腺嘌呤二核苷酸-苹果酸酶（NADP-ME）却起到保护植物免受UV-B损伤的作用。在光合作用的主要过程中,UV-B辐射通过影响PSⅡ上各反应活性而降低电子传递速率,对碳同化过程的影响除降低酶活性外,另一个重要方面就是调节气孔的运动。在UV-B辐射对植物光合作用影响的研究中应进一步揭示其作用机理,并注重当前UV-B辐射水平及其与其它环境因子综合作用对植物光合作用的影响研究。     

缺氮对佛手气体交换、叶绿素荧光及叶绿体超微结构的影响

      利用土培试验研究不同氮素水平对佛手叶片光合作用、叶绿素荧光参数、叶绿素含量、叶绿体超微结构及抗氧化酶活性的影响.结果表明,缺氮降低叶绿素(Chl)含量、叶绿素a(Chl a)含量以及Chl a /叶绿素b(Chlb),同时增加类胡萝卜素(Car)/Chl值;缺氮条件下,佛手叶片气体交换率、PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、PSII的电子传递效率(ETR)呈下降趋势,初始荧光(Fo)以及非光化学猝灭系数(qN)则随氮缺乏程度的加剧而升高;同时,缺氮导致超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性降低,膜脂过氧化程度加重,叶绿体类囊体片层结构损伤等.可见,缺氮主要是通过减少光合色素含量,降低光合电子传递速率,引起细胞的膜脂过氧化程度加剧,进而损伤叶绿体类囊体结构及光合反应中心,导致光合速率降低.     

钼与植物抗寒性研究进展

钼是植物必需的微量元素,最近发现钼在提高植物抗逆性中具有重要作用。综述钼在植物体内生理功能的基础上,系统阐述了低温胁迫下钼对植物含钼酶、抗氧化防御能力、光合作用及类囊体膜组成、抗寒基因及抗寒蛋白质的影响,旨在为全面认识钼在植物体内的生理功能提供新视野。     

高产杂交水稻两优培九衰老进程中剑叶差异蛋白质组学分析

以杂交水稻两优培九孕穗期和乳熟期的剑叶为试验材料进行蛋白质组学分析。结果显示:2个时期存在78个差异蛋白质点,其中53个被成功鉴定,涉及7个功能类别,即:光合作用、能量代谢、蛋白质代谢、脂质代谢、碳水化合物及氨基酸代谢、信号转导和胁迫响应。细胞代谢网络表现出合成代谢下降,物质转运活跃的趋势,而乳熟期叶片线粒体氧化磷酸化受阻则表明分解代谢可能也有所下降。光合作用是差异蛋白质网络的核心,乳熟期剑叶光系统II放氧中心复合物(Oxygen-evolving complex,OEC)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化还原酶(Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidoreductase)、ATP合酶(ATP synthase)的表达量都显著降低,同时伴随着类囊体膜脂合成相关的甘油-3-磷酸乙酰转移酶(GPAT3)的表达下调。碳同化阶段的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Ru Bis CO)及其前体、活化酶(RCA)的表达也受到抑制。推测Harpin蛋白质结合蛋白1(Harpin binding protein 1,HrBP1)表达量的减少与叶绿体内部抗氧化系统能效的降低有关,防御蛋白下降造成的细胞内氧化失衡是水稻生长发育后期叶片衰老的重要诱因。     

玉米产量形成的生理基础

植物的产量90%以上是靠光合作用积累起来的。植物在光合作用过程中,利用太阳的光能,通过叶绿素和酶的作用,把CO_2和H_2O化合成有机物质。所以,植物生产的本质,就是把光能转化成化学能并贮于有机物中。     

镁螯合酶CHLI和CHLD亚基的表达纯化及其稳定复合体的鉴定

为明确植物光合作用中镁离子螯合酶CHLI与CHLD亚基形成复合物CHLI-CHLD这一重要过程的机制,首先需要获得可溶性CHLI和CHLD蛋白并确定其复合体装配。通过分子克隆技术构建截断的CHLI和CHLD重组体表达质粒。将其分别转化至大肠杆菌BL21(DE3)中,添加异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)进行诱导表达。通过Ni琼脂糖树脂(Ni sepharose 6 Fast Flow)和谷胱甘肽琼脂糖树脂(Glutathionsepharose 4 Fast Flow)亲和层析纯化可溶性重组蛋白。采用十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和TEV酶切试验验证目标蛋白。采用GST-Pulldown试验鉴定CHLI与CHLD的相互作用。通过凝胶过滤层析和SDSPAGE测定复合体中CHLI与CHLD蛋白的比例。结果表明:成功构建了截断的CHLI和CHLD重组体表达质粒p ET-28a-CHLI(13-357),p ET-28a-CHLD(20-676)及p GEX-4T-2-CHLD(20-767);在18℃,0.2mmol·L-1 IPTG条件下诱导16h后,成功获得了可溶性的CHLI(13-357),CHLD(20-676)和GST-CHLD(20-676)重组表达蛋白;CHLI与CHLD存在直接相互作用且需要Mg2+和ATP;稳定复合体CHLI-CHLD的亚基比例为1∶1。综上表明原核表达及纯化镁离子螯合酶CHLI与CHLD亚基蛋白,在Mg2+和ATP存在的条件下通过凝胶过滤层析可获得1∶1的稳定复合体CHLI-CHLD。     

刺五加ATP合酶β亚基基因的克隆与序列分析

[目的]克隆刺五加叶绿体的ATP合酶β亚基cDNA并对其进行生物信息学分析。[方法]根据已知物种叶绿体ATP合酶β亚基基因的序列,设计1对同源引物,通过RT-PCR扩增得到刺五加ATP合酶β亚基cDNA,并对其进行序列比对及结构预测分析。[结果]RT-PCR扩增获得了长1099bp的刺五加ATP合酶β亚基cDNA,该基因编码366个氨基酸。序列比对及结构预测分析表明,刺五加ATP合酶β亚基基因编码的氨基酸与水稻的同源性最高,达96.41%。其二级结构中含有171个α螺旋（alpha helix）,占46.72%;53个延伸链（extended strand）,占14.48%;27个β折叠（beta turn）,占7.38%;115个无规则蜷曲（random coil）,占31.42%。第262～271位氨基酸为ATP合酶β亚基的标志性位点。整个多肽链无明显的疏水区域,初步认定为亲水性蛋白。[结论]该试验克隆得到的ATP合酶β亚基基因为叶绿体ATP合酶β亚基基因,为研究刺五加能量代谢对植物次生代谢的影响及了解植物ATP合酶的结构与功能提供了必要的信息。     

蓝藻光合膜蛋白复合体结构与功能研究进展

光合作用是蓝藻最基本、最重要的生态生理特征。各种膜蛋白复合体在光合作用中执行着重要的生物化学功能。本文对蓝藻5种膜蛋白复合体（PSI复合体、PSII复合体、细胞色素b6f复合体、ATP合酶复合体和NAD（P）H脱氢酶复合体）的结构与功能进行了系统归纳，并对下一步的研究工作进行了展望。