大豆和玉米光呼吸的控制

本文根据RuDP(1,5-二磷酸核酮糖)羧化酶的动力学特性测定了大豆光合作用和光呼吸的相对速率。在该羧化酶上,CO_2和O2对RuDP进行着争夺。高浓度的CO_2和低浓度的O_2,有利于RuDP羧化为三磷酸甘油酸,因而促进光合作用。低浓度的CO_2和高浓度的O_2则有利于RuDP的加氧反应而成为P-乙醇酸,因而促进光呼吸。在玉米上,PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶-苹果酸酶偶起了增加维管束鞘细胞中CO_2浓度的作用。四碳植物的维管束鞘细胞是RuDP羧化酶存在的场所。玉米的RuDP羧化酶对O_2也敏感,所以在维管束鞘内提高CO_2的浓度就能促进光合而减弱光呼吸。由于在800ppmCO_2和21％O_2的标准大气条件下,光呼吸及其相伴随的氧对光合的抑制作用,会明显地抑制大豆的净光合,同时由于迄未证明光呼吸有何重要的生理功能,因而正在试图设法减少或消除大豆和其他三碳植物的光呼吸。     

光合能量代谢对C_3植物光呼吸的调节作用

C_3植物光呼吸与光合作用关系受光合能量代谢状况的调节。在外界无CO_2和照光条件下,贮藏性光合产物经某种转化途径能“回迁”光合与光呼吸碳循环并显著地受到光合能量代谢的影响。在无CO_2或低CO_2浓度、高光强条件下,此碳素“回迁”过程对协调光合能量代谢与光合碳素代谢平衡,可能起重要作用。     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅲ.小麦叶片CO_2猝发及其与光合作用的关系

小麦叶片断光后CO_2猝发强度随断光前光强增加而增强。在空气中,小麦叶片CO_2猝发时间在1.5分钟左右,断光后0.5分钟内猝发最强。在无CO_2气流中,小麦CO_2猝发量显著增强,约为空气中猝发量的5～6倍。体外供给乙醇酸,能增加猝发量和延长猝发时间。随氧浓度提高,光合受抑,而猝发量增强,旺盛期猝发时间缩短。氧浓度对猝发的影响只有在断光前才起作用。氧浓度在2％以下,观察不到猝发。CO_2浓度虽可增加光合,增强猝发之势,但也有抑制光呼吸,降低猝发的效应,而后者一般是主要的。光呼吸,暗呼吸释放的CO_2都能在光下被光合作用再固定,再固定数量随外界CO_2浓度提高而增高,随氧浓度提高而下降。     

"光呼吸"教学中的几个问题探讨

光呼吸（photorespiration）是植物绿色细胞在光下与光合作用有联系而发生的吸收O2放出CO2的过程,也称为氧化的光合碳循环,或乙醇酸氧化途径,简称C2循环或C2途径。在植物生理学的教学中,光呼吸是光合作用一章中不可缺少的内容,如何把光呼吸讲授清楚,值得探讨。     

不同磷营养水平对烟草叶片光合作用和光呼吸的影响

随着磷营养水平的提高,烟草叶片的CO_2补偿点下降、光合速率上升。光呼吸在缺磷时最高。用光呼吸抑制剂处理烟草叶片后,光合的最适磷浓度提高。当CO_2浓度为560μl/L时,缺磷的烟草叶片在从21％O_2转入2％O_2时出现光合振荡,表明光呼吸与磷营养有密切关系。光呼吸在形成乙醇酸时所释放的磷,有回补叶绿体进行光合作用所需的磷的作用。     

光呼吸与作物生产的关系

自从1955年Decker发现烟草叶CO_2猝发现象之后,人们对光呼吸的认识迄今已有30余年的历史。其研究取得较大进展,已经基本证明,光呼吸是绿色植物(C_3、C_4、CAM)普遍存在的现象,在不同光合代谢类型中光呼吸速率不一,尤其C_3植物表光呼吸速率可达光合速率的25—50％,引人注目。从某种意义上说,可否对光呼吸适当调节控制加以应用,是值得探索的课题。本文试图结合自己一点工作简述光呼吸的特性、光呼吸的代谢过程、光呼吸的生理功能和光呼吸的调节控制。     

光呼吸对光合过程中磷代谢的影响

与光呼吸受抑制的 2％O_2浓度下相比,在 21％O_2浓度下.离体甘薯叶细胞光合作用最适介质无机磷浓度较低.另外,在21％O_2浓度下,降低甘薯叶细胞介质 NaHCO_3浓度,叶细胞光下吸收介质~(32)Pi的量减少;降低完整菠菜叶绿体介质 NaHCO_3浓度,乙醇酸形成相对加强,而介质~(32)Pi掺入到有机磷化合物的量则相对减少.这些结果表明,有利于光呼吸的条件,可降低光合对外界Pi的需求量.     

光呼吸对光合过程中磷代谢的影响

与光呼吸受抑制的 2％O_2浓度下相比,在 21％O_2浓度下.离体甘薯叶细胞光合作用最适介质无机磷浓度较低.另外,在21％O_2浓度下,降低甘薯叶细胞介质 NaHCO_3浓度,叶细胞光下吸收介质~(32)Pi的量减少;降低完整菠菜叶绿体介质 NaHCO_3浓度,乙醇酸形成相对加强,而介质~(32)Pi掺入到有机磷化合物的量则相对减少.这些结果表明,有利于光呼吸的条件,可降低光合对外界Pi的需求量.     

光强对4种亚热带森林植物光合电子传递向光呼吸分配的影舷

研究夏季生长于自然光和遮阴降低光强至36%和16%下的4种亚热带自然林植物幼苗的光合特性.除荷树外,黧蒴和林下灌木九节与罗伞在自然光下的光合速率比36%光下低,出现光合驯化(下调)现象.高光强下总的光合电子传递速率JF及其向光呼吸传递的比率JO/JF明显增大.JO/JF在自然光下的叶片中高达0.5～0.6,与提高的Rubisco氧化速率、乙醇酸氧化酶活性和光呼吸速率相一致,表明提高光合电子向光呼吸途径的传递比率是高光高温下森林植物的一种保护性调节机制.     

植物光呼吸及其支路建立的研究进展

植物光呼吸是生物圈中重要的碳代谢途径之一.它以RuBP羧化/加氧酶(Rubisco)的催化加氧反应为起点,在叶绿体中将O2和RuBP转化为2-磷酸乙醇酸(2PG);经光呼吸代谢,一部分碳在线粒体中以CO2的形式释放,造成植物已固定碳的丢失,其余碳骨架则被重新合成3-磷酸甘油酸(3PGA)而进人卡尔文循环.植物光呼吸突变体无法在正常大气中生存,植物通过光呼吸可清除其中问代谢产物的毒害作用,减轻光抑制造成的伤害,同时为氮代谢提供氮源和能量,并利用代谢产生的H2O2在防卫反应中起作用.本文综述了光呼吸构成组分的最新研究进展和光呼吸对植物的重要性,并介绍了一种有效提高植物生物量的方法,即将光呼吸中CO2的释放重新定位于叶绿体中来提高Rubisco的羧化效率,它对提高C3作物的产量有重要应用价值.     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅱ 环境因素对光合作用的影响及其与光呼吸的关系

采用光强、光质、照光时间、温度、气体成分以及叶水势、光合抑制剂等多种因素处理小麦叶片,观察这些因素对光合作用影响及其与光呼吸关系。结果证明,在各种因素的影响下,光合作用与光呼吸变化始终保持平行关系,而且在多数情况下,二者始终保持25％左右的比值,并发现二者比值变化受温度的调节。 发现光合与光呼吸从照光初始达最大速率(饱和值),要经过一个“滞后期”,小麦在10～15℃下,大约需55分钟,水稻在30℃下约需30分钟。 光呼吸猝发现象受光强、照光时间及高O_2影响;提高光强、延长照先时间或提高O_2浓度都可提高猝发强度,猝发强度一般可达33～81×10~(-3)CO_2mg dm~(-2)min~(-1)     

光呼吸条件下栾树和辣椒光合电子流的分配研究

用Li-6400光合仪同时测定了栾树和辣椒在温度为30℃、CO2浓度为380μmol·mol-1下的气体交换和叶绿素荧光数据。结果表明,栾树在饱和光合有效辐射时光合电子用于碳同化、光呼吸和其他途径的量分别为72.68、45.68和29.40μmol·m-2.s-1;辣椒在光合有效辐射为2000μmol·m-2.s-1时光合电子用于碳同化、光呼吸和其他途径的量分别为142.24、40.24和131.52μmol·m-2.s-1。揭示了在光呼吸条件下用Valentini和Epron等方法高估了辣椒和栾树的光合电子用于光呼吸的量,同时也高估了光呼吸在辣椒和栾树中的保护作用。     

关于光呼吸的化学控制的研究

水稻、小麦施用光呼吸抑制剂NaHSO_3经三年研究结果证明,在100～300 ppm范围内能使净光合率提高4～18％,通过低氧(2％)与光强的验证指出,净光合提高主要系光呼吸被抑制的结果,一般光呼吸抑制率在20％左右,而且光呼吸抑制与乙醇酸含量的增加等有关参数均表现一致。 NaHSO_3对光呼吸及光合作用似都有影响,不过对光呼吸抑制率远大于对光合作用不利效应,故净光合率仍表现提高。 采用~(35)S标记NaHSO_3叶面喷施证明,稻、麦对外用抑制剂能很快地吸收,这为抑制剂的田间施用提供了可能。     

光呼吸代谢物乙醇酸、乙醛酸和草酸对烟草叶片硝酸还原的影响

乙醇酸、乙醛酸和草酸能明显促进烟草(Nicotiana rustica)叶片在黑暗中的硝酸还原,光呼吸抑制剂a-羟基吡啶甲烷磺酸能消除前二者的促进作用而不能完全消除草酸的作用。草酸+NAD~+能显著促进离体的硝酸还原。烟叶提取液加入草酸和NAD~+后生成NADH和CO_2认为活体内由乙醛酸氧化生成的草酸是经脱氢生成NADH供硝酸还原之用。未能证明在烟叶内存在乙醇酸脱氨酶,因此排除由乙醇酸直接脱氢以还原硝酸的可能。     

光呼吸

光呼吸(photorespiration)是六十年代在光合碳代谢方面的一个重要发现。它是指植物的绿色部分在光的刺激下,引起氧的消耗与二氧化碳释放的过程。它与暗呼吸(线粒体呼吸)不同,只在光下才能进行,与光合作用的C_3循环关系密切;而暗呼吸在光下和暗中都能进行。现已证明:叶绿体中不含有线粒体中所含的那套呼吸酶,低氧(20％以下)浓度可抑制光呼吸,但不能抑制暗呼吸,这些都是光呼吸和暗呼吸的重要区别。     

根据光合作用能量代谢测定光呼吸的方法研究

本文根据光合作用和光呼吸途径能量代谢,通过改变外界CO2和O2浓度,计算卡尔文循环固定的CO2和光呼吸消耗的O2。结果表明,可以通过3种方法计算。方法1,测定在CO2饱和点（A）和正常CO2（A＇）浓度下吸收的CO2,得出光呼吸消耗的O2为：18／19（A-A＇）,卡尔文循环固定的CO2为：1／19（6A＋13A＇＋19Rd）。方法2,测定在不含O2的空气中（O）和正常O2（O’）浓度下释放的O2,得出光呼吸消耗的O2为：-13／5O-O＇-18／5Rd,卡尔文循环固定的CO2为：13／18（O＇—O）。方法3,测定在正常情况下吸收的CO2（A）和释放的O2（O＇）,得出光呼吸消耗的O2为：18（O＇—A＇）,卡尔文循环固定的CO2为：6O＇-5A＇＋Rd。测定在CO2饱和点和正常CO2浓度下吸收的CO2计算出水稻光呼吸释放的CO2占光合作用固定的24％-40％。     

光呼吸突变体研究进展

光呼吸(photorespiration)是绿色植物在光下吸收氧气并释放CO₂的过程。C₃植物光呼吸可消耗25%光合产物, 故合理改良光呼吸可望提高植物的光合效率。筛选与利用光呼吸突变体是研究光呼吸代谢及其功能的最为有效的途径。该文对光呼吸代谢途径、光呼吸突变体的筛选以及研究进展进行综述, 以期为深入探讨植物光呼吸的生物学功能及进行植物分子改良提供帮助。     

光呼吸突变体研究进展

光呼吸（photorespiration）是绿色植物在光下吸收氧气并释放CO2的过程。C3植物光呼吸可消耗25%光合产物,故合理改良光呼吸可望提高植物的光合效率。筛选与利用光呼吸突变体是研究光呼吸代谢及其功能的最为有效的途径。该文对光呼吸代谢途径、光呼吸突变体的筛选以及研究进展进行综述,以期为深入探讨植物光呼吸的生物学功能及进行植物分子改良提供帮助。     

第十三讲 光合碳代谢及其调节

一、前言在光合作用中,二氧化碳的掺入和还原成为碳水化合物是通过一整套的色素、载体和酶的反应来进行的。二十多年前通过~(14)C示踪试验,追踪了光合组织中CO_2的代谢历程,体外酶活性的测定和中间产物促进离体叶绿体CO_2的固定,以及专一标记和掺入动力学的研究等方面获得的资料,充分阐明还原戊糖磷酸途径(又称为光合碳循环或卡尔文循环)的主要特征及其在绿色植物中广泛存在。60年代又相继发现光呼吸和C_4途径进一步证明绿色植物中CO_2同化是多途径的。尽管其中某些细节仍待进一步证明,有些看法还不完全被接受,但总的来说,进展还是比较迅速,基本轮廓已较清楚,与     

不同氮素营养对黄麻叶片的光合作用、光呼吸的影响及光呼吸与硝酸还原的关系

不同硝态氮水平对黄麻叶片的光合强度、光呼吸强度、乙醇酸氧化酶及硝酸还原酶均产生显著的影响:除了光合强度以外,其余三者均随氮水平的增高而显著地增高;在低至正常氮水平范围内(1/4～1N),光合强度随氮水平的增高而增高,但在高硝态氮水平范围内(2～4N),光合强度有随氮水平的增高而略为下降的趋势。氨态氮水平的增高对光合强度、光呼吸强度、乙醇酸氧化酶活性也有影响:三者均随氮水平的增高而有所提高,但不如硝态氮处理的那样明显。在用氨态氮处理的植株中测不出硝酸还原酶的活性。用光呼吸抑制剂亚硫酸氢钠,α-羟基-2-吡啶甲烷磺酸(HPMS)及异烟肼(INH)真空渗入黄麻叶圆片以抑制光呼吸时,硝酸还原亦同时部分受抑。因此认为在乙醇酸途经中的甘氨酸氧化脱羧反应可能为硝酸还原提供还原剂NADH。