东北草原区的C3,C4牧草及其生态分布的初步研究

本文用RuBPCase活性/PEPCase活性的比值,鉴定东北草原区牧草资源中C_3、C_4植物。供测定45种中35种为首次鉴定。辅助观察禾草类Kranz结构。在此基础上,对其中11种C_3、C_4优势牧草的地理分布、物候谱及其相对优势度与土壤pH值和含盐量之间的关系进行了研究。结果表明,C_3植物30种,隶属于10科24属,C_4植物15种,隶属于5科9属。与C_3植物相比,在高温、强光照和降水量大的季节,C_4植物显示其更高的相对生长优势,在纬度较低和盐碱化区域,C_4植物具有相对分布优势。C.4草相对优势度与土壤pH值和含盐量的相关系数分别为0.826和0.760,而C_3植物均为负值。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的多生理功能

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(简称PEPC)(正磷酸:草酰乙酸羧化酶,EC4.1.1.31)进行下列催化反,这一反应首先在C_3植物菠菜叶片中发现。后来的研究证明PEPC广泛存在于高等植物的所有组织、藻类及细菌中,但在动物组织中未测出此酶。一般认为,PEPC是一个胞质酶。但也有证据指出PEPC可能与叶绿体有联系。C_3植物组织的PEPC活性是C_4植物叶片的2～5％。从不同来源的植物以及组织中得到的纯化PEPC来     

Flaveria属C_4种和C_3-C_4中间型种杂交一代的CO_2交换特性

用Flaveria属不同的C_4种和C_3-C_4中间型种杂交,鉴定了杂种F_1 C_4光合CO_2的交换特性。结果表明:F.brownii(C_4)和F.floridana(C_3-C_4)正反交F_1表观光合强度在两亲值之间,有的植株偏向C_4亲本,有的偏向C_3-C_4亲本。利用这种偏向分布可从F_1中选出高光合能力的材料。从F.palmeri(C_4)和F.pubescens(C_3-C_4);F.brownii(C_4)和F.floridana(C_3-C_4);F.palmeri(C_4)和F.floridana(C_3-C_4);F.trineroia(C_4)和F.anomala(C_3-C_4)的正反交,可以看出:用C_4作父本,杂种F_1具有类似C_4种的耐高温的光合特性。从O_2抑光合反应看,F_1接近中亲值,稍偏向C_3-C_4亲本。CO_2补偿点却与C_4亲本相似,不因正反交而发生偏向分布。通过遗传操作,有可能将C_4光合特性传递给C_2植物。     

C_3植物的C_4光合途径

人类主要的粮食作物小麦、水稻、大豆等均为C_3植物,由于C_4光合途径显著优于C_3途径,因此,优化C_3作物拥有C_4光合途径特征的研究一直在探究中。综述了C_3植物的C_4光舍碳途径的发现、运行机制、诱发因素等,总结了改造C_3植物光合效率的方法并做了简单展望。     

判别分析方法在鉴别C_3 、C_4植物中的应用——以中国东北样带 (NECT)的研究为例

判别分析是多元统计分析中判断个体所属类型的一种重要方法。以中国东北样带(NECT)作为研究平台,利用判别分析鉴别植物光合功能型。采用国际上先进的植物光合测定系统LCA4便携式光合仪和CID_203便携式叶面积仪在野外所测定的植物生理生态参数,选取51个来自C3功能群的植物种和15个来自C4功能群的植物种构建判别模型,进行光合碳同化途径的判别。用马氏距离和后验概率判别准则进行回判,准确率达到98.48%。利用此判别模型可以根据任一植物的光合速率、蒸腾速率、气孔导度和叶温与大气温度之差4项指标判别该植物的光合碳同化功能型     

C_3-C_4中间植物

C_3—C_4中间植物是在解剖和生理生化方面(特别是光呼吸)介于C_3和C_4植物之间的一种植物类型。这类植物中一部分接近C_3植物,可将光呼吸放出的CO_2再固定,从而降低光呼吸;另一些则以C_3途径为主,而C_4途径同时起作用,从而降低光呼吸。C_3—C_4中间植物为研究C_4植物的进化和光呼吸如何降低提供了实验系统。     

光下无CO_2气体处理对叶片光合强度的影响

小麦等C_3植物的叶片在光下经无CO_2或低CO_2气体处理后,通入高CO_2气体,光合强度出现“升、降、升”的波动,而玉米等C_4植物无此现象。不同植物的光合波动幅度不同。强光、高CO_2、低O_2等能缩短第一次光合上升时间,增大光合下降幅度;而低CO_2、高O_2等则减少光合下降幅度。此现象与RuBP及ATP的含量变化有关。     

流行性出血热病毒体外直接激活补体C_3的研究

用蔗糖梯度纯化的4株不同来源的流行性出血热(EHF)病毒(陈株、H8205、ALC96、R22)抗原,在体外直接与健康人血清于37℃作用30分钟,用交叉免疫电泳检测血清中C_3激活情况。结果陈株、H8205、R22 3株病毒抗原,可以直接激活补体C_3,电泳后呈现典型降解峰,而ALC96与正常细胞抗原则均为阴性。病毒抗原激活C_3的活性,与病毒核衣壳蛋白(Nucleocapsid Protein)的含量及毒株对乳鼠的半数致死量有关,并可被特异性抗体(IgG)所中和。     

细胞色素C_3在Rhodopseudomonas caosulata载色体光合磷酸化中的作用

细胞色素C_3不仅能增进除去铁氧还蛋白载色体的循环光合磷酸化活性的恢复,而且也增进以DCPIPH_2为电子供体,维生素K_3、反丁烯二酸分别为电子受体构成的非循环光合磷酸化活性的恢复。 氩气相下,细胞色素C_3促进正常载色体光合磷酸化活性的最适浓度是1.8 μmol,当PMS存在时,这一促进作用随C_3浓度的增加而直线上升,然后呈稳态。 Antimycin A(10~(-7)mol/L)能充分抑制C_3参与的光合磷酸化活性,这一抑制现象在PMS存在时消失。 o~-phenanthroline(1×10~(-5)mol/L.)对C_3参与的光合磷酸化活性亦具抑制作用,并被PMS的添加而消失,当浓度提高时(10~(-3)mol/L),抑制现象不因PMS的存在而消失。 氢气相下的载色体光合磷酸化活性比氩气相下的低,并且随着载色体贮存(-20℃)时间的增长而急剧下降,24h贮存,丧失活性达60％。C_3对氢气相下的光合磷酸化活性具明显的促进作用,而铁氧还蛋白则不能,但两者同时存在时,其磷酸化活性显著提高。     

露花磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶同功酶及其四级结构

PEPC的多态性在许多植物中都有报告。在CAM植物中,许多实验结果表明PEPC有两种分子量稍有不同的亚基（Hoffner等1989,Nimmo等1986,Muller和 Kludge1983,Muller等1982）。近年来,PEPC的多态性在基因水平也得到证实（Chollet等1996,Gehrig等1995）。冰叶日中花（Mesembtwcmptallinuzn）中,编码两个不同分子量PEPC多肽的基因已被克隆（Chollet等1996）。但这两个亚基究竟是相互结合而成异二聚体,还是以同聚方式各自缔合为两个同聚体酶目前尚有不同观点。有报告在有的CAM植物中,PEPC的聚合度有昼夜的变化,且这种变化引…     

松叶猪毛菜NADP-苹果酸酶基因家族及启动子克隆分析北大核心CSCD

NADP-苹果酸酶(NADP-ME)是C_(4)植物的关键光合酶,在生物和非生物胁迫中发挥了重要的作用。为了进一步研究该酶编码基因的功能,该研究以典型荒漠C_(3)-C_(4)中间型植物松叶猪毛菜为研究对象,在克隆得到NADP-ME家族基因序列的基础上,研究其表达部位及在非生物胁迫下的表达模式,并克隆其启动子序列分析响应非生物胁迫的元件差异。结果表明:(1)成功获得松叶猪毛菜3个NADP-MEs,命名为SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4,CDS序列长度分别为1755、1758和1941 bp。(2)SaNADP-ME1主要在根中表达,SaNADP-ME2和SaNADP-ME4主要在叶中表达;在ABA、NaCl、NAHCO_(3)和PEG_(6000)胁迫下松叶猪毛菜幼苗中3个NADP-MEs均可被诱导表达,且SaNADP-ME2和SaNADP-ME4的响应表达模式相似。(3)成功克隆得到SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4启动子区域2351、1655和2887 bp。生物信息学分析发现它们都含有基本启动子元件以及响应外界刺激的元件。     

C_3和C_4植物叶片内双磷酸核酮糖(RuDP)羧化酶之免疫荧光定位

我们用从菠菜提纯的RuDP 羧化酶制备兔抗RuDP 羧化酶抗体,用荧光免疫直接法在典型的C_3和C_4植物叶片横截面的冰冻切片内定位RuDP 羧化酶。抗RuDP 羧化酶抗体是用异硫氰荧光素(FITC)标记的。观察结果说明在C_4植物(玉米)叶切片中,特异荧光绝大部分集聚于维管束鞘细胞的叶绿体内。在C_3植物(小麦、大麦)叶切片中,特异荧光呈现在叶片叶肉细胞的叶绿体部位。两种植物中特异荧光分布的不同显示了它们的RuDP 羧化酶分布的不同。     

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的分子结构研究进展

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)广泛存在于高等植物、藻类及大多数细菌中,催化C4光合作用固定CO2的第一步反应。在过去的10年中关于PEPC分子的一级结构研究已取得显著的进展,最近,通过X-射线衍射分析阐明了大肠杆菌和玉米C4型PEPC分子的三维结构,就这些研究进展进行总结。     

巴氏碳球C_(60)对体外培养HeLa细胞的光敏杀伤效应

采用MTT比色分析法,观察了不同C_(60)浓度和不同光照强度下C_(60)对体外培养的HeLa细胞的光敏杀伤效应。结果表明,C_(60)在30μg/ml,光强4000Lux的条件下即可杀伤大部分细胞。受伤细胞圆缩、脱壁,里面颗粒增多,失去表面微绒毛状结构。当光强增大时,细胞表面甚至出现破损。     

C_3和C_4植物的氮素利用机制

提高植物的氮素利用效率(NUE)不仅有利于保障全球粮食安全,也是实现农业可持续发展的重要途径。近半个世纪以来,植物氮素利用机理研究已取得重要进展,但NUE的调控机制仍不明确, NUE的提高仍然十分有限。高等植物集光合碳素同化和氮素同化于一体,只有碳氮代谢相互协调,才能维持植物体内的碳氮平衡,保证植物正常生长发育。由于C_3和C_4植物的光合氮素利用率(PNUE)存在差异,对氮素的利用效率也会存在差异。为了更有效地提高作物的NUE,须更全面地了解C_3和C_4植物对氮素吸收、转运、同化和信号转导等关键因子的功能和调控机制。此外,面对大气CO_2浓度增高和全球气候变暖条件下的植物碳氮同化及其机理的研究也不容忽视。该文综述了C_3和C_4植物氮素利用关键因素的差异及其调控机制,并对提高C_3禾本科作物氮素利用效率的遗传改良途径进行了展望。     

优于C_4植物的C_3植物

设在诺威奇的约翰因内斯研究所的科学家们发现了毛颖草(Alloteropsis semialata)的一种异常生理现象的原因.毛颖草在光合作用初期可能采用两条生化途径中的一条.C_3植物用三磷酸等油酸作为中间体固定二氧化碳,C_4植物则用草醋酸盐作为中间体.在此以前,植物学家一直认为植物不属C_3植物便属于C_4植物,而米莉森特·弗雷恩(Millice-     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的功能及其在基因工程中的应用

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxylase,PEPC,EC 4.1.1.31)是广泛存在的一种细胞质酶,催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)和HCO3-生成草酰乙酸(OAA),后者可转化生成三羧酸循环的多种中间产物.PEPC在植物细胞中参与植物的光合碳同化等重要代谢途径,并且在不同组织中具有多种生理功能.PEPC同时也参与调控植物种子的营养物质合成与代谢过程,控制糖类物质流向脂肪酸合成或蛋白质合成途径.以下介绍了植物PEPC的种类、蛋白质结构特点及其在植物组织中的调控方式,并重点论述了PEPC在生物基因工程中的应用方面的进展,随着对其功能机制和应用研究的深入,将有助于植物PEPC在高产优质农作物育种、能源植物和工业微生物等的开发利用等方面得到更好的发展与应用.     

光合作用的C_3、C_4途径及其调节(续)

三、C~4途径及其调节 1.C_4途径 C_4植物的光合碳代谢除C_3途径外还有C_4途径,二条途径是紧密联系的(图9)。C_4植物的光合作用碳同化包括三个主要步骤:(1)在叶肉细胞内发     

植物Ⅲ型聚酮合酶基因家族的分子进化分析

Ⅲ型聚酮合酶(type Ⅲ polyketide synthase,PKSⅢ)广泛存在于细菌、真菌和植物中,目前数据库中已积累了大量的序列资料。为了进一步了解植物Ⅲ型聚酮合酶基因家族的分子进化,以及其作为系统进化研究材料的可能性,选取了75条来自不同植物物种包括苔藓类植物、蕨类植物、裸子植物、单子叶植物和双子叶植物的PKSⅢ蛋白序列,用CLUSTAL X软件对其氨基酸序列进行了比对,并用邻位相接法构建了系统进化树。结果表明,尽管不同来源的PKSⅢ序列表现了很大的差异,但保守结构域CHS-like所包含的主要功能位点半胱氨酸(Cys184)、苯丙氨酸残基(Phe236和Phe286)、组氨酸残基(His335)、天冬酰氨残基(Asn369)在各植物物种中具有很好的保守性;同时发现,在植物PKSⅢ序列中多数的Cys位点均具有较好的保守性,而且蕨类植物PKSⅢ和单子叶植物PKSⅢ在Cys保守位点有很好的相似性;进一步构建分子进化树表明,PKSⅢ基因基本上首先根据功能而聚类,明显地划分为CHSs和non-CHSs两类,其次按照不同的植物物种聚类。     

几种C4和CAM植物光合亚途径的鉴别

C_4.植物鼠尾粟(Sporobolus indicus),金色狗尾草(Setaria glauca)、细叶结缕草(zoysia tenuifolia)、千金子(Leptochloa chinensis)和 CAM 植物芦荟(Aloe vera)属PEP 羧激酶亚型。C_4双子叶植物飞扬草(Euphorbia hirta)则为 NAD 苹果酸亚型。前面4种 PEP 羧激酶型的 C_4草本植物的维管束鞘细胞叶绿体呈均匀分布,与已知的该型的离心排列不同。认为这可为 C_4植物三种光合亚型的演化关系提供新的证据。