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相似文献
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1.
为了探讨毛竹(Phyllostachys pubescens)非同化器官茎秆的光合特性, 测定了毛竹出笋后快速生长期内(2011年4月13日到6月2日)的光合色素含量以及光合酶活性, 并通过激光共聚焦显微镜对其叶绿体分布进行了观察。结果表明: 毛竹茎秆中的叶绿体主要集中分布在表皮以下的基本组织中, 此外维管束鞘周围的细胞内也存在大量的叶绿体, 此特征类似于C4植物的花环结构。在毛竹出笋后快速生长期内, 随着茎秆不断生长, 叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素含量均极显著(p < 0.01)增加。在出笋10天时, 茎秆中核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性和NADP-苹果酸酶(NADP-ME)活性最高, 之后随茎秆生长逐渐降低, 生长30天时酶活性与10天时相比分别降低了88.55% (p < 0.01)、77.46% (p < 0.01)和72.50% (p < 0.01), 而PEPC/Rubisco比值则随茎秆生长逐渐增加, 30天时比值达到12.83, 明显高于C3植物。这表明毛竹茎秆内可能存在C4光合途径, 此途径有利于毛竹提高光合效率, 进而促进其出笋后的快速生长。  相似文献   

2.
用经转入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、丙酮酸磷酸二激酶(PPDK)、NADP-苹果酸酶(NADP-ME)、PEPC+PPDK等酶的基因的水稻株系及原种为材料,研究了光氧化条件下的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化.光氧化处理后,与原种相比,转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC+PPDK基因水稻株系的PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ在照光下的实际光化学效率(ФPSⅡ)和光化学猝灭(qp)下降的比原种少,而非光化学猝灭(qN)增加的比原种多,说明在光氧化条件下,转C4光合酶基因水稻株系吸收的光能中有较多的光能转化为化学能,过剩的光能通过热耗散而减轻光破坏;同时转C4光合酶基因水稻株系诱导产生的的内源活性氧清除酶系超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性比原种高,从而有效清除水稻叶片内的活性氧(O-2、H2O2),使活性氧积累比原种少,因而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)产生较少.表明转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC+PPDK基因水稻株系耐光氧化能力较强.在光氧化条件下,它们的叶绿素和蛋白质含量下降较少,表现出耐光氧化特性.这些结果为应用生物技术创造耐光氧化种质提供了实验依据.  相似文献   

3.
用转PEPC基因水稻(Oryza sativa L. subsp.japonica Kitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能.通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环.将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率.测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用.叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据.  相似文献   

4.
C3植物可以通过转入C4植物基因而具备C4植物光合特性,从而提高产量。有鉴于此,本文通过测定我国华南地区分布的黄藤(Daemonoropsmargaritae(Hance)Becc.)、单叶省藤(CalamussimplicifoliusC.F.Wei)和白藤(C.tetradactylusHance)等3个棕榈藤种苗木和成年植株叶片的叶绿素含量、气孔密度、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvatecarboxylase,PEPC)、丙酮酸磷酸二激酶(pyruvatephosphatedikinase,PPDK)和稳定碳同位素比值等指标以判别3个藤种的光合途径,为棕榈藤转入C4植物基因工作提供理论依据。结果表明,3种藤种苗木和成年植株的叶绿素含量和气孔密度比常见C3植物和C4植物高,但叶绿素a/b值、叶片上下表面气孔比值、PEPC酶活性、PPDK酶活性和稳定碳同位素比值等指标均较低,与常见C3植物的对应指标相当或略低,而远小于常见C4植物,因此认为黄藤、单叶省藤和白藤等3个藤种是C3植物。  相似文献   

5.
C3植物uT以通过转入C4植物基因而具备C4植物光合特性,从而提高产量.有鉴于此,本文通过测定我国华南地区分布的黄藤(Daemonorops margarttae(Hance)Becc.)、单叶省藤(Calamus simplicifolius C.F.Wei)和白藤(C.tetradactylus Hance)等3个棕榈藤种苗木和成年植株叶片的叶绿素含量、气孔密度、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC)、丙酮酸磷酸二激酶(pyruvate phosphate dikinase,PPDK)和稳定碳同位素比值等指标以判别3个藤种的光合途径,为棕榈藤转入C4植物基因工作提供理论依据.结果表明,3种藤种苗木和成年植株的叶绿素含量和气孔密度比常见C3植物和C4植物高,但叶绿素a/b值、叶片上下表面气孔比值、PEPC酶活性、PPDK酶活性和稳定碳同位素比值等指标均较低,与常见C3植物的对应指标相当或略低,而远小于常见C4植物,因此认为黄藤、单叶省藤和白藤等3个藤种是C3植物.  相似文献   

6.
转玉米PEPC基因水稻中有限的C4光合微循环及其生理作用   总被引:10,自引:0,他引:10  
用转PEPC基因水稻(OryzasativaL.subsp.japonicaKitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据。  相似文献   

7.
兰属植物光合途径的研究   总被引:8,自引:0,他引:8  
本文对兰属(Cymbidium)植物的七个种中的10个栽培种的光合途径进行了生理生化研究。结果表明,这些兰属植物叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPCase)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)的活性很低,乙醇酸氧化酶的活性较高。在光下用α-羟基吡啶甲烷磺酸(α-HPMS)处理叶片后,乙醇酸积累量明显高于对照。叶绿素a/b比值在1.24—2.69之间。光合速率最低为0.96—3.33μmlCO2m-2S-1。这些结果表明所研究的几种兰属植物均为C3植物。  相似文献   

8.
转C4光合酶基因水稻株系的抗光氧化特性   总被引:20,自引:0,他引:20  
用经转入磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC),丙酮酸磷酸二激酶(PPDK),NADP-苹果酸酶(NADPME),PEPC+PPDK等酶的基因的水稻株系及原种为材料,研究了光氧化条件下的叶绿素荧光特性和膜脂过氧化,光氧化处理后,与原种相比,转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC+PPKD基因水稻株系的PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm),PSⅡ在照光下的实际光化学效率(φPSⅡ)和光化学猝灭(qp)下孤的比原种少,而非光化学猝灭(qN)增加的比原种多,说明在光氧化条件下,转C4光合酶基因水稻株系吸收的光能中有较多的光能转化为化学能,过剩的光能通过热耗散而减轻光破坏,同时转C4光合酶基因水稻株系吸收的光能中有较多的光能转化为化学能,过剩的光能通过热耗散而减轻光破坏;同时转C4兴合酶基因水稻株系诱导产生的内源活性氧清除酶系超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),过氧化物酶(POD)的活性比原种高,从而有效清除水稻叶片内的活性氧(O2^-,H2O2),使活性氧积累比原种少,因而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)产生较少,表明转C4光合酶基因特别是转PEPC和转PEPC+PPDK基因水稻株系耐光氧化能力较强,在光氧化条件下,它们的叶绿素和蛋白质含量下降较少,表现出在耐光氧化特性,这些结果为应用生物技术创造耐光氧化种质提供了实验依据。  相似文献   

9.
丙酮酸磷酸双激酶及其基因结构   总被引:1,自引:0,他引:1  
丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)在植物C4光合途径中催化CO2原初受体磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)的形成。本文介绍PPDK的类型、分布、生理功能、活性调节、基因结构和C4植物的PPDK基因转化C3植物及其与转基因植株光合作用之间关系的研究进展。  相似文献   

10.
丙二醛对苋菜叶片光合作用的影响   总被引:8,自引:0,他引:8  
丙二醛(MDA)抑制苋菜离体叶片光合速率,降低磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性,加速叶绿素的降解,促进暗呼吸作用速率,增大细胞膜泄漏,表现出对光合作用的明显伤害。随着MDA浓度的增高和处理时间的延长,伤害作用加剧。  相似文献   

11.
对3种C3木本植物丁香(Syringa meyeri)、杨树(Populus alba)、落叶松(Larix gmelinii)叶片和树枝绿色组织相关指标分析发现:3种植物叶片Chl.a+b含量均显著高于树枝,但是树枝较叶片Chl.a/b比值差异不明显(丁香、落叶松)(p>0.05)或显著高(杨树)(p<0.05)。单位叶绿素内各酶活性显示,丁香树枝PEPC、PEPCK、PPDK、NADP-ME、NADP-MDH酶活性分别是叶片的2.4、4.1、3.2、4.5和1.9倍;杨树树枝分别是叶片的2.1、15、6.3、6.3和2.8;落叶松树枝分别是叶片的6.8、6.3、4.3、4和5.5倍,而单位鲜重内各酶活性显示出的树枝与叶片的差异均小于单位叶绿素的相应结果。种间比较发现,杨树叶片和树枝5种酶活性均显著高于丁香和落叶松。树枝绿色组织内C4酶活性普遍高于相应叶片的事实说明,木质化绿色组织内可能存在C4酶相关的生化过程。丁香与落叶松树枝的电子传递速率、PSⅡ效率大于叶片,杨树叶片的相应值大于树枝,相关分析表明,这种高的C4酶活性并没有显著影响叶绿素荧光参数(p>0.05),显示出树枝绿色组织和C3植物叶片内C4酶对光合影响的复杂性。  相似文献   

12.
The effect of salinity on C(4) photosynthesis was examined in leaves of maize, a NADP-malic enzyme (NADP-ME) type C(4) species. Potted plants with the fourth leaf blade fully developed were treated with 3% NaCl solution for 5d. Under salt treatment, the activities of pyruvate orthophosphate dikinase (PPDK), phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPCase), NADP-dependent malate dehydrogenase (NADP-MDH) and NAD-dependent malate dehydrogenase (NAD-MDH), which are derived mainly from mesophyll cells, increased, whereas those of NADP-ME and ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase, which are derived mainly from bundle sheath cells (BSCs), decreased. Immunocytochemical studies by electron microscopy revealed that PPDK protein increased, while the content of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase protein decreased under salinity. In salt-treated plants, the photosynthetic metabolites malate, pyruvate and starch decreased by 40, 89 and 81%, respectively. Gas-exchange analysis revealed that the net photosynthetic rate, the transpiration rate, stomatal conductance (g(s)) and the intercellular CO(2) concentration decreased strongly in salt-treated plants. The carbon isotope ratio (δ(13)C) in these plants was significantly lower than that in control. These findings suggest that the decrease in photosynthetic metabolites under salinity was induced by a reduction in gas-exchange. Moreover, in addition to the decrease in g(s), the decrease in enzyme activities in BSCs was responsible for the decline of C(4) photosynthesis. The increase of PPDK, PEPCase, NADP-MDH, and NAD-MDH activities and the decrease of NADP-ME activity are interpreted as adaptation responses to salinity.  相似文献   

13.
We have integrated two cDNAs expressing Sorghum photosynthetic phosphoenolpyruvate carboxylase (C4-PEPC) and NADP-malate dehydrogenase (cpMDH), two key enzymes involved in the primary carbon fixation pathway of NADP-malic enzyme-type C4 plants, separately or together into a C3 plant (potato). Analysis of the transgenic plants showed a 1.5-fold increase in PEPC and cpMDH activities compared to untransformed plants. Immunolocalization confirmed an increase at the protein level of these two enzymes in the transgenic plants and indicated that the Sorghum cpMDH was specifically addressed to the chloroplasts of potato mesophyll cells. However, integration of either or both of the cDNAs into the potato genome did not appear to significantly modify either tuber starch grain content or the rate of photosynthetic O2 production compared to control untransformed plants. The low level of transgene expression probably explains the lack of influence on carbon metabolism and photosynthetic rates. This general observation suggests that some complex mechanism may regulate the level of production of foreign C4 metabolism enzymes in C3 plants.  相似文献   

14.
15.
刘小龙  李霞  钱宝云 《植物学报》2015,50(2):206-216
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)通过固定二氧化碳参与光合作用, 是关键的C4植物光合作用酶。为了揭示高光效转C4 PEPC基因水稻(Oryza sativa)对干旱胁迫的适应机理, 以高表达转C4 PEPC水稻(PC)和野生型水稻Kitaake (WT)为供试材料, 在植株的4-5叶期, 使用不同浓度外源CaCl2溶液处理, 测定在15%聚乙二醇6000 (polyethylene glycol-6000, PEG-6000)胁迫下叶片相对含水量、光合参数、内源钙总含量、叶片总蛋白激酶活性、PEPC酶活性以及相关基因表达和蛋白质含量。结果表明, 0.5 mmol∙L-1 CaCl2明显提高PC叶片相对含水量(P<0.05), 2 mmol∙L-1和10 mmol∙L-1 CaCl2则作用不显著, 对WT则影响不显著。不同浓度钙处理对PEG处理PC的净光合速率影响不显著, 而通过维持气孔导度减少水分胁迫。内源总钙浓度的数据显示, 在PEG6000处理下, PC具有维持稳定内源Ca2+浓度的能力, 过高浓度(10 mmol∙L-1 CaCl2)钙处理反而降低了PEPC酶活性、PEPC基因表达和可溶性蛋白的含量。  相似文献   

16.
ABSTRACT

Leaf anatomy (light and transmission electron microscopy), immunogold localization of Rubisco, photosynthetic enzyme activities, CO2 assimilation and stomatal conductance were studied in Vetiveria zizanioides Stapf., a graminaceous plant native to tropical and subtropical areas, and cultivated in temperate climates (Northwestern Italy). Leaves possess a NADP-ME Kranz anatomy with bundle sheath cells containing chloroplasts located in a centrifugal position. Dimorphic chloroplasts were also observed; they are agranal and starchy in the bundle sheath and granal starchless in the mesophyll cells. Rubisco immunolocalization studies indicate that this enzyme occurs solely in the bundle sheath chloroplasts. Pyruvate-orthophosphate dikinase, NADP-dependent malate dehydrogenase (NADP-MDH), NADP-dependent malic enzyme (NADP-ME), PEP-carboxykinase and NAD-dependent malic enzyme (NAD-ME) activities were determined. Enzyme activity and some kinetic properties of NADP-ME and NADP-MDH as well as CO2 compensation point and stomatal conductance values were calculated indicating a NADP-ME C4 photosynthetic pathway. Biochemical and structural results indicate that V. zizanioides belongs to the C4 NADP-ME variant. This plant appears to be well adapted to the varying environmental conditions typical of temperate climates, by retaining high enzyme activities and a low CO2 compensation point.  相似文献   

17.
用转PEPC、PPDK、NADP-ME、PEPC+PPDK酶基因水稻(Oryza sativa L.)及原种为材料 ,研究了光合作用对光照、温度、CO2的响应和光抑制条件下的叶绿素荧光特性,结果如下: 1.转C4光合酶基因水稻的饱和光合速率比原种高,其中转PEPC、PEPC+PPDK双基因水稻的光饱和点比原种高200 μmol*m-2*s-1,饱和光合速率比原种分别高51.6%和 58.5%;转PEPC基因水稻的羧化效率比原种高49.3%,CO2补偿点降低26.2%;在高温(35 ℃)下,转PEPC基因水稻的光合速率比原种高17.5%.2.经光抑制处理8 d后,转PEPC、PEPC +PPDK酶基因水稻的PSⅡ光化学效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)下降20%- 30%,非光化学猝灭(qN)增加了约30%;但原种的Fv/Fm和qP下降了5 0%多,qN变化不明显,表明转C4光合基因水稻耐光抑制能力增强.这些结果为用生物技术提高水稻光合效率研究提供了新的依据和途径.  相似文献   

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