钾元素对植物光合速率、Rubisco和RCA的影响

钾离子可提高叶肉细胞渗透势，增加植物叶片水势，减少气孔阻力，增多叶绿体内基粒，促进光合电子传递及光合磷酸化，提高光合关键酶二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶（Rubisco)和Rubisco活化酶（RCA）的含量和活性，明显降低量子需要量，提高光合速率。Rubisco是光合速率的关键酶，RCA对Rubisco活性有重要的调节作用。低钾主要导致Rubisco及RCA含量均降低，限制了体内Rubisco的活化和Rubisco总活性，降低了Rubisco的初始活性，使CO2固定作用低于Rubisco的最大能力，制约了光合速率和生物产量的提高。同时钾离子对Rubisco和RCA没有直接的活化作用。参50     

小麦旗叶Rubisco和Rubisco活化酶与光合作用日变化的关系

Rubisco是植物光合作用中的关键酶,其体内活性由Rubisco活化酶调节.研究了小麦旗叶的光合速率与Rubisco和Rubisco活化酶之间的相关性.结果表明,小麦旗叶的光合速率和Rubisco初始活力、Rubisco活化酶活力都存在着明显的日变化;小麦旗叶的光合速率主要取决于Rubisco的初始活力,即Rubisco被Rubisco活化酶活化的程度,而与Rubisco和Rubisco活化酶本身的含量关系不大.     

一氧化氮对高温与干旱复合胁迫下小麦叶片Rca基因表达及Rubisco活性的影响

以小麦(Triticum aestivum L.)品种豫麦49为材料,研究了高温、干旱及高温干旱复合胁迫对小麦叶片Ru BP羧化酶(Rubisco)、Rubisco活化酶(RCA)活性及Rubisco活化酶基因(Rca)表达的影响及外源一氧化氮(NO)的调节效应。结果表明,干旱和高温干旱复合胁迫导致小麦叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性降低,而高温胁迫下SOD和CAT活性升高。NO预处理能显著增强干旱及高温干旱复合胁迫下的抗氧化酶活性。编码RCA不同亚基的基因(Rca a和Rca b)对不同逆境胁迫的响应存在差异,干旱、高温和高温干旱复合胁迫导致Rca a基因的表达水平分别降低97%,92.31%和84.93%,Rca b的转录水平则在高温和高温干旱复合胁迫下分别比对照升高了26.14和28.02倍。NO预处理使干旱胁迫下Rca a的表达增加了38.42倍,Rca b的表达增加了32.74倍,使高温干旱复合胁迫下Rca b的表达水平提高了30.39%。遭受干旱、高温及二者复合胁迫后,小麦叶片的RCA活性、Rubisco初始活性、总活性以及Rubisco活化状态明显下降,而采用NO预处理不同程度地提高了干旱、高温及高温干旱复合胁迫下小麦叶片的RCA活性及Rubisco酶的初始活性、总活性与活化状态,使其在逆境下保持较高的叶绿素含量(SPAD值)和光合速率。总之,NO能够通过增强抗氧化酶活性和调节Rca基因表达,提高RCA和Rubisco活性,缓解高温干旱复合胁迫对小麦叶片的光合作用的损伤。     

钾营养对水稻剑叶光合作用关键酶活性的影响

低钾导致净光合速率下降,Rubisoo及Rubisco活化酶活性和含量均降低,其中尤以Rubisco初始活性的降低为最大;低钾处理水稻抽穗当天剑叶叶绿素含量还高于正常钾处理,但随着剑叶衰老,降低较快.外源钾对Rubisco及Rubisco活化酶活性影响的研究表明,钾离子对光合有关酶类没有直接的活化作用.     

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。     

不同架式对设施葡萄光合特性及果实品质的影响

以设施红提葡萄为试材,研究不同的整形方式对葡萄叶片光合特性和光合关键酶活性的影响。结果表明:与扇形整形方式相比,L形和FI形整形方式可明显提高叶面积;在果实迅速发育时期,L形整形方式显著提高了叶绿素含量,Rubisco及Rubisco活化酶活性显著升高;同时,叶片质膜ATPase和叶绿体膜ATPase活性也显著升高,从而提高了叶片的光合速率。L形、FI形和V形整形方式均不同程度提高了平均单果质量、可溶性固形物含量,降低了可滴定酸含量,而L形则显著地提高了果实的品质。因此,适当的整形方式可通过调节提高设施葡萄的叶绿含量、光合关键酶和ATPase活性来提高光合速率,最终提高果实的品质。     

微囊藻毒素-LR慢性暴露对水雍菜光合生理的影响

【目的】研究环境相关浓度微囊藻毒素-LR(MC-LR)慢性胁迫对水雍菜(Ipomoea aquatica)叶片光合系统的影响,为阐明低质量浓度MC-LR慢性暴露对水雍菜生长的影响机制提供理论依据。【方法】以含不同质量浓度(0(CK),1,10,30μg/L)MC-LR的营养液培养水雍菜30 d,通过小雍菜叶片叶绿素SPAD值、叶绿素荧光参数、H_2O_2含量、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(Rubisco)及Rubisco活化酶(RCA)活性的变化,分析MC-LR慢性暴露对水雍菜叶片光合生理的影响。【结果】MC-LR慢性暴露30 d后,与对照组相比,1μg/L MC-LR处理组水雍菜叶片的光合参数均无显著变化;10μg/L MC-LR处理组中,Rubisco及RCA活性显著降低,H_2O_2含量和非光化学淬灭系数(qN)显著上升,而叶绿素SPAD值、光系统Ⅱ(PSⅡ)最大量子产量(F_v/F_m)和PSⅡ有效量子产量(ΦPSⅡ)无显著变化;30μg/L MC-LR处理组中,H_2O_2含量显著上升,而叶绿素SPAD值、F_v/F_m、ΦPSⅡ、光化学淬灭系数(qP)及Rubisco、RCA活性均显著降低。【结论】1μg/L MC-LR暴露对水雍菜叶片光合生理无显著影响;10μg/L MC-LR暴露下,叶片通过增加热耗散来保护光合机构,但MC-LR对光合酶活性产生抑制从而对叶片光合活性产生影响;30μg/L MC-LR暴露会抑制叶片光合系统对光能的转化效率、降低了叶片的光合酶活性,从而对水雍菜的光合能力产生不良影响。     

Ca（NO3）2和NaCl胁迫下耐盐砧木嫁接黄瓜光合特性及碳同化关键酶基因表达分析

以白籽南瓜‘青砧1号’为砧木,黄瓜作接穗,黄瓜‘津优3号’自根嫁接株为对照,研究耐盐砧木嫁接对Ca(NO3)2和NaCl胁迫下黄瓜幼苗光合特性和CO2同化特征的影响。结果表明:Ca(NO3)2胁迫下黄瓜植株光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、水分利用率(WUE)、光系统Ⅱ实际光化学效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、Rubisco活性和含量、碳同化关键酶基因表达水平均显著高于等渗的NaCl胁迫;Ca(NO3)2胁迫下植株的胞间CO2浓度(Ci)呈下降趋势,而NaCl胁迫下Ci呈上升趋势;Rubisco活性显著下降导致NaCl胁迫下黄瓜幼苗Pn显著下降。不同盐胁迫下,砧木嫁接株光合色素含量、Pn、Gs、Ci、WUE、ΦPSⅡ、Rubisco活性和含量均显著高于自根嫁接株,且可上调RbcL(Rubisco大亚基)、RCA(Rubisco活化酶)和PRK(5-磷酸核酮糖激酶)的基因表达,下调RbcS(Rubisco小亚基)的基因表达。因此认为,等渗Ca(NO3)2和NaCl胁迫下砧木嫁接株能维持较高的光系统Ⅱ活性和碳同化能力。     

不同砧木对黄果柑光合特性、光合作用关键酶及其基因表达的影响

为了从光合生理方面了解砧木对黄果柑的影响,以枳壳、红橘和香橙为砧木,黄果柑实生苗为对照,在果实成熟期测定其净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）等日变化参数和光合响应曲线,以及核酮糖1,5 二磷酸羧化酶/加氧酶（Rubisco）含量、Rubisco活化酶（RCA）含量以及 Rubisco基因 （rbcS和rbcL）及其活化酶基因 （rca）表达的影响。结果表明：不同砧木嫁接的黄果柑叶片净光合速率日变化曲线均呈双峰型,存在光合午休,3种嫁接树的净光合速率均大于实生苗;其蒸腾速率的日变化均呈单峰型,水分利用效率的日变化均为双峰型。此外,香橙嫁接的黄果柑叶片有较高的净光合速率、Rubisco含量和RCA含量及较强的rbc和rca基因表达。综合比较分析,香橙砧适宜作为黄果柑的砧木进行推广。     

黄瓜幼苗Rubisco与Rubisco活化酶对光强的响应

以津优3号幼苗为试材,研究弱光(LL:100 μmol· m-2·s-1)、亚弱光(SL:300 μmol·m-2·s-1)下黄瓜幼苗光合速率(Pn)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、Rubisco活化酶(RCA)活性及其基因表达量的变化.结果表明,11d弱光处理后,黄瓜幼苗叶片的Pn、Rubis...     

营养对菜心核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶动力学的影响

对生长在高、中、低不同氮、钾营养条件下的菜心(Brassica parachinensis Bailey)叶片中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(RubisCO)动力学特性及菜心产量进行了测定。不同营养处理之间,菜心产量差异极为显著,变化范围为0.57～4.38g(干重)/株;RubisCO动力学特性则无显著性差异。相关分析结果表明,氮素营养能显著增强RubisCO的羧化作用和加氧作用,与V_(max)(CO_2)(V_c)、V_(max)(O_2)(V_c)和V_e/K_m(CO_2)(K_c)、V_o/K_m(O_2)(K_o)值三间的相关关系数极显著(P<0.01)。钾素营养则能明显提高RubisCO的加氧作用,与K_o值之间存在极显著的相关,与V_o值间存在极显著的正相关。专一性因子V_cK_o/V_oK_c与菜心产量之间有极显著的直线回归关系。在适宜的氮、钾营养水平下、菜心的产量及RubisCO的专一性因子都最高。     

Effects of potassium deficiency on photosynthesis and photoprotection mechanisms in soybean(Glycine max(L.)Merr.)

Potassium is an important nutrient element requiring high concentration for photosynthetic metabolism.The potassium deficiency in soil could inhibit soybean(Glycine max(L.) Merr.) photosynthesis and result in yield reduction.Research on the photosynthetic variations of the different tolerant soyben varieties should provide important information for high yield tolerant soybean breeding program.Two representative soybean varieties Tiefeng 40(tolerance to K~+ deficiency) and GD8521(sensitive to K~+ deficiency) were hydroponically grown to measure the photosynthesis,chlorophyll fluorescence parameters and Rubisco activity under different potassium conditions.With the K-deficiency stress time extending,the net photosynthetic rate(P_n),transpiration rate(T_r) and stomatal conductance(G_s) of GD8521 were significantly decreased under K-deficiency condition,whereas the intercellular CO_2 concentration(C_i) was significantly increased.As a contrast,the variations of Tiefeng 40 were almost little under K-deficiency condition,which indicated tolerance to K~+ deficiency variety could maintain higher efficient photosynthesis.On the 25 th d after treatment,the minimal fluorescence(F_0) of GD8521 was significantly increased and the maximal fluorescence(F_m),the maximum quantum efficiency of PSII photochemistry(F√F_m),actual photochemical efficiency of PSII(φ_(PSII)),photochemical quenching(q_p),and electron transport rate of PSII(ETR)were significantly decreased under K~+ deficiency condition.In addition,the Rubisco content of GD8521 was significantly decreased in leaves.It is particularly noteworthy that the chlorophyll fluorescence parameters and Rubisco content of Tiefeng 40 were unaffected under K~+ deficiency condition.On the other hand,the non-photochemical quenching(q_N) of Tiefeng 40 was significantly increased.The dry matter weight of Tiefeng 40 was little affected under K~+ deficiency condition.Results indicated that Tiefeng 40 could avoid or relieve the destruction of PSII caused by exceeded absorbed solar energy under K-deficiency condition and maintain natural photosynthesis and plant growth.It was an essential physiological mechanism for low-K-tolerant soybean under K-deficiency stress.     

稻叶衰老期间光合衰退的主要内在因素

本文追踪了稻叶衰老过程中叶片光合作用，Ｒｕｂｉｓｃｏ初始羧化活力，总羧化活力及含量，可溶性蛋白和叶绿素含量的变化，以明确哪一个是叶片衰老期间光合衰退的主要原因．结果表明，尽管光合速率与上述因子都有极显著的直线正相关，但其相关系数依次降低，净光合速率与Ｒｕｂｉｓｃｏ初始羧化活力，Ｒｕｂｉｓｃｏ总羧化活力，Ｒｕｂｉｓｃｏ含量，可溶性蛋白和叶绿素含量的决定系数（ｒ￣２）分别为０．９１，０．９０，０．７８，０．７３和０．７１．在净光合速率与Ｒｕｂｉｓｃｏ初始羧化活力之间不仅有最高的决定系数，而且无论第１０叶还是剑叶的数据都较合理地分布在回归线两侧，这表明稻叶衰老期间Ｒｕｂｉｓｃｏ初始羧化活力下降是光合衰退的最直接的内在因素．     

DA-6对温室油桃光合作用及果实品质的影响

以温室栽培的油桃‘红珊瑚’为试材,研究DA-6对温室油桃净光合速率、光合关键酶活性及果实品质的影响。结果表明:定果(花后45d)后喷施2次(间隔25d)20mg/L DA-6可以显著提高油桃净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)以及叶绿素含量,与对照相比,Pn和Gs最多提高了25.83%和12.85%,同时显著提高了核酮糖-1,5-二磷酸加氧酶/羧化酶(Rubisco)和果糖-1,6-二磷酸酯酶(FBPase)等光合关键酶的活性,表明DA-6通过调节气孔因素、光合关键酶活性等因素来调节温室桃树叶片的净光合速率。与对照相比显著提高了果实的单果重和可溶性固形物含量,降低了可滴定酸的含量,果实的固酸比比对照提高了8.68,表明DA-6可以改善果实的品质。     

钾素对杂交水稻个体及群体的生理效应

研究了钾素对杂交水稻个体与群体的生理效应。结果表明:钾通过提高光合速率、光合面积、光合势、净同化率及相对延长光合时间,增强杂交水稻的光合机能;钾促进碳水化合物的合成和低糖向多聚糖的转化,使抽穗期水稻光合器官中的还原性糖含量和贮藏器官中的淀粉含量增加;钾能提高蔗糖酶活性,降低呼吸速率,增加经济系数:钾促进杂交水稻的养份吸收机能,表现出个体根量、根系活力的增加和群体养分积累量、积累速率的提高。     

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.