关于阳离子诱导光合激发能分配改变的机理研究:23—25KD多肽在Mg~(2+)诱导Chla荧光及类囊体膜表面电荷变化中的作用

暗中培养的黄化大麦苗在25℃用连续光照射48小时,其转绿质体明显地呈现出Mg~(2+)诱导Chla低温荧光F_(685)/F_(736)比值增高和类囊体膜电泳迁移率下降,而且这两种效应具有良好的相关性.此外,利用在照光开始时,加入蛋白质合成抑制剂CAP处理所得到的转绿质体,进行了同样的实验观察,发现这种转绿质体无Mg~(2+)诱导Chla荧光及膜表面电荷改变的效应.用常规的SDS—PAGE进行类囊体膜的多肽分析表明,这种转绿质体亦缺少LHC—PSⅡ23—25KD多肽成分.这些实验结果证明,LHC—PSⅡ23—25KD多肽成分是阳离子结合的特异性部位.文中讨论了Mg~2+)对LHC—PSⅡ的静电中和作用所引起的膜空间或构型的改变,可能是阳离子诱导激发能在两个光系统之间分配变化的重要原因.     

Mg2+对生长在不同光强下的小麦叶绿体光合功能的影响

研究结果表明,Mg~(2+)对生长在不同光强度下的小麦叶绿体光合功能有不同影响。与生长在低光强(2×10~8勒克斯)下的小麦叶绿体相比,Mg~(2+)更加明显地降低从生长在高光强(2×10~4勒克斯)下的小麦所分离的叶绿体的吸收光谱在红区和蓝区的吸收峰值;但它更大幅度地提高后者在低温(77K)下的PSⅡ相对荧光产量(F_(687))与PSⅠ相对荧光产量(F_(742))的比值,PSⅡ活性和PSⅡ原初光能转化效率。实验结果证明,更高的光强度可能有利于叶绿体形成更多可流动的LHC-Ⅱ和LHC-Ⅰ。     

在两个品种大豆叶绿体膜中,Mg~(2+)诱导荧光改变与类囊体膜表面电荷的关系

用“冀北1号”和“丰收黄”两个品种大豆的叶绿体膜,测定了不同 Mg~(2+)浓度对它们的光诱导 chla 可变荧光及电泳速度的影响。虽然将这两种叶绿体膜悬于相同的低盐介质中,其光诱导可变荧光产率彼此不同,但它们的可变荧光产率与电泳迁移率则是彼此相关的,在这两种大豆的叶绿体膜中,Mg~(2+)诱导荧光产率增加和电泳迁移率下降的浓度曲线均呈现出类似的动力学变化。Mg~(2+)诱导上述两种现象所需要的最适浓度亦大抵相同。这些实验结果说明:Mg~(2+)诱导激发能在两个光系统之间分配的改变与其诱导类囊体膜表面静电性质的变化是密切相关的。文中讨论了膜表面蛋白质的羧基在 Mg~(2+)诱导效应中的可能作用。     

光系统Ⅱ颗粒的多肽组成分析和重组后的放氧活性

菠菜和青菜PSⅡ颗粒的多肽组成有差别,主要表现在27—17kD区带之间。PSⅡ颗粒经1或2mol/LNaCl洗涤,引起17,23kD多肽的丢失,但仍然保持部分放氧活性。1mol/LCaCl_2洗涤引起17,23,33kD多肽的丢失,放氧活性全部丧失。2.5mol/L urea处理使33,17kD多肽全部丢失和23kD多肽部分丢失,同时放氧活性也完全丧失。各种处理的PSⅡ颗粒,经多肽重组后都能部分恢复放氧活性。Ca~(2+)可取代17,23kD多肽而部分恢复NaCl洗涤后PSⅡ的放氧活性,但Mn~(2+),Mg~(2+),Cu~(2+)则不能。     

镉离子对菠菜叶绿体光系统Ⅱ的影响

环境污染因子重金属离子镉(Cd~(2 ))对菠菜(Spinacia oleracea L.)叶绿体光合作用有明显的抑制作用,其中对光系统Ⅱ(PSⅡ)的抑制作用显著。5mmol/l Cd~(2 )可抑制 PSⅡ放氧活性53％。Cd~(2 )使叶绿体和 PSⅡ制剂的 DCIP 光还原活性降低;可变荧光也受到抑制。加入 PSⅡ的人工电子供体 DPC 仅使被抑制的 DCIP 光还原活性稍有恢复;加入羟胺对被抑制的可变荧光并无明显影响。因此我们认为 Cd~(2 )除了作用于 PSⅡ氧化侧外,还可能直接损伤了 PSⅡ反应中心。不同浓度的 Cd~(2 )处理后,叶绿体全电子链的电子传递活性比放氧活性的速率降低快。这暗示着 PSⅡ氧化侧不是 Cd~(2 )唯一的作用部位,在 PSⅡ与 PSⅠ之间的电子传递链上还存在有对 Cd~(2 )敏感的部位。     

Zn^2＋对植物光系统Ⅱ的影响及与钙调素的关系

研究发现2.0mmol/L Zn~(2+)对白兰瓜幼苗离体叶绿体PS Ⅱ电子传递,如DCIP光还原和光合放氧及叶绿素a荧光有抑制作用,而这种抑制作用能分别被外加的Ca~(2+)(10mmol/L)和CaM(10μg/ml)所逆转。同时还发现CaM拮抗剂CPZ对叶绿素a荧光具有抑制作用,并且这种抑制能被外源CaM所逆转。通过PDE法证实了CaM在PS Ⅱ中的存在。因此,我们认为Za~(2+)对植物光合作用的影响与CaM有关,而且Zn~(2+)对PS Ⅱ电子传递的抑制很可能是通过CaM来实现的。     

兴奋性氨基酸受体离子通道的新观点

中枢神经元至少有三种谷氨酸受体亚型,它们选择性地由谷氨酸结构类似物 N-methyl-D-aspartate(NMDA)、quisqualate 和 kainate 激活。NMDA 与其受体作用后可使 Na~+、K~+及 Ca~(2+)离子通透性增加,同时记录到40～50pS、5ms 的电导水平,Mg~(2+)离子可将其选择性阻断;而 quisqualate 和 kainate 与其受体作用后,仅 Na~+、K~+离子通透性增加,Ca~(2+)离子通透性无变化,此时记录到1～20pS,0.5ms 电导(kainate 引起的电导偏小),Mg~(2+)离子对其无作用。由于 NMDA,quisqualate 和 kainate 与各自的受体作用后引起不同的离子通透性、不同的电导水平,它们对 Mg~(2+)有不同的敏感性,因而传统上认为,谷氨酸受体的不同亚型有不同的离子通道。     

利用延迟荧光研究DCMU对植物光合的影响

敌草隆（DCMU）阻断植物光合器官类囊体膜上的电子从QA到QB的传递。延迟荧光（DF）是光系统Ⅱ（PSⅡ）反应中心电荷分离效率的内在探针。本文以菠菜叶片作为实验材料,从DF衰减动力学及其总强度的变化研究了DCMU对植物光合作用的影响。DCMU作用后叶片DF衰减动力学曲线表明在快相部分有明显上升趋势,而慢相部分出现下降。不同DCMU浓度处理叶片后延迟荧光强度与叶片光合速率的变化表现出很好的相关性。研究结果表明,植物延迟荧光能很好的表征植物叶片DCMU处理后光合速率的变化。     

NaCl胁迫加重强光胁迫下超大甜椒叶片的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的光抑制

快速叶绿素荧光动力学可以在无损情况下探知叶片光合机构的损伤程度,快速叶绿素荧光测定和分析技术(JIP-test)将测量值转化为多种具有生物学意义的参数,因而被广泛应用于植物光合机构对环境的响应机制研究.该文研究了超大甜椒(Capsicum annuum)幼苗在强光及不同NaCl浓度胁迫下的荧光响应情况.与单纯强光胁迫相比,NaCl胁迫引起了叶绿素荧光诱导曲线的明显改变,光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制加重,同时PSⅡ反应中心和受体侧受到明显影响,而且高NaCl浓度胁迫下PSⅡ供体侧受伤害明显,同时PSⅠ反应中心活性(P700+)在盐胁迫下明显降低.这些结果表明,NaCl胁迫会增强强光对超大甜椒光系统的光抑制,并且浓度越高抑制越明显,但对PSⅠ的抑制作用低于PSⅡ.高NaCl浓度胁迫易对PSⅡ供体侧造成破坏,且PSⅠ光抑制严重.     

铜离子在光系统Ⅱ电子传递中的作用部位和方式

铜离子对PS Ⅱ电子传递有明显的抑制作用,并且不能被加入人工电子供体DPC而恢复电子传递。铜离子表现出对胰蛋白酶消化叶绿体膜后使PS Ⅱ电子传递所受抑制有加成作用,并且铜离子又可拮抗胰蛋白酶对被DCMU阻止的PS Ⅱ电子传递的部分恢复作用。因而推测铜离子在PS Ⅱ的作用部位是在DPC供电子处至PS Ⅱ作用中心之间,其作用方式可能在于钝化了参与PS Ⅱ电子传递的膜蛋白。用SDS-PAGE对叶绿体膜蛋白的分离结果,也符合于这一假设。     

NaCl(2 mol/L)处理PSⅡ颗粒的Ca~(2+)重结合

回加Ca~(2+)对 NaCl(2 mol/L)处理菠菜PSⅡ颗粒放氧活性的作用表现出有两种K_m值分别为 0.021和 0.545 mmol/L的高亲和与低亲和的Ca~(2+)重结合过程。高浓度NaCl和低 pH(3.0)处理去Ca的 PSⅡ颗粒的光抑制放氧活性半衰期(t_(1/2))明显减小。重结合Ca~(2+后,虽然大部办丧失的放氧活性可恢复,但PSⅡ颗粒放氧活性对光抑制的敏感性却并不随之恢复,t_(1/2)无明显改变。显然,重组Ca~(2+)的结合状态和作用与PSⅡ颗粒原有的结合Ca不完全相同。     

圆二色光谱揭示光系统Ⅱ在热处理过程中叶绿素荧光动力学变化的原因

研究了光系统Ⅱ(PSⅡ)在热处理过程中的叶绿素a荧光和圆二色(CD)光谱.在30℃～40℃热处理过程中,PSⅡ的叶绿素荧光参数Fo′保持稳定不变;当温度大于40℃时,Fo'逐渐升高并在55℃达到最大值.在PSⅡ颗粒和富含捕光色素(LHCⅡ)的复合物的热处理过程中,具有超大振幅的CD异常信号出现,并且在40℃时,677 nm的异常CD峰强度达到最大.这些结果暗示在PS Ⅱ颗粒热处理过程中,PSⅡ颗粒中的LHCⅡ的聚集状态和异常CD信号相关,并且也可能是影响Fo′的一个重要因素.     

Mg~(2+)加强嵌有H~+-ATP酶脂酶体脂质分子的堆积(packing)

用亲脂性的灵敏的荧光MC 540标记在有Mg~(2+)(1mM)与无Mg~(2+)条件下重建的线粒体H~+-ATP酶脂酶体,后者的荧光强度较前者增加30%左右.这提示,含Mg~(2+)的脂酶体的脂质分子间的堆积紧密度增加.在N-AF系列(n=27和16)探剂与MC 540之间的能量转移效率,又以反应靠近脂双层表面变化的2-AP与MC 54O之间最高.这进一步表明,含Mg~(2+)的脂酶体具有较适合流动性是与Mg~(2+)通过调节靠近脂双层表面的脂质分子具有适度的堆积相关的.这对阐明我们已提出的Mg~(2+)促进线粒体H~+-ATP酶重建作用模型进一步提供了较直接的证据.     

软枣猕猴桃叶片光系统Ⅱ活性对不同温度的响应

以软枣猕猴桃"魁绿"为试验材料,利用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线分析技术(JIP-test)研究了热胁迫处理对植株叶片光系统Ⅱ活性的影响。结果显示:(1)软枣猕猴桃叶片最大光化学效率(Fv/Fm)在35~48℃的范围内并没有明显变化,只有当温度升高到52℃时才显著下降。(2)随着温度升高,叶绿素荧光诱导动力学曲线中J点和I点的相对可变荧光Vj和Vi呈显著下降趋势,在52℃又显著升高,而K点的相对可变荧光Vk则逐渐上升;叶片捕获的激子将电子传递到电子传递链中QA-下游电子受体的概率(ψ0)随着温度升高而逐渐上升,但在52℃时显著下降。(3)随着热胁迫时间的延长,Vj和Vi随时间延长而升高,ψ0则下降,电子传递链受体侧受到了严重的抑制。研究表明,高温显著抑制了软枣猕猴桃叶片PSⅡ电子传递链供体侧和受体侧的活性,但PSⅡ的供体侧比受体侧对高温更加敏感;JIP-test测定的相关参数能有效地评价不同温度对软枣猕猴桃光系统活性的影响。     

从菠菜制备的47kD/D1/D2/Cyt b559 PSⅡ反应中心蛋白复合物

菠菜的PSⅡ颗粒在pH 6.0、有抗坏血酸钠及甘油存在的条件下,用Triton X-100处理后,经过DEAE-Toyopearl 650S离子交换层析柱分离,可得一个由47 kD,D1,D2及Cyt b559组成的PSⅡ反应中心蛋白复合物.纯化的蛋白质复合物在DPC存在下,具明显的光还原DGIP光化学活性,且在暗及光照条件下显示出SignalⅡ_(slow)及Signal Ⅱ_(fast)。低温吸收光谱和荧光光谱表明,复合物中只有叶绿素a存在;用有机溶剂抽提复合物的色素,采用一种灵敏的荧光分析方法并结合分光光度法进行分析,也证实了这点。此复合物有锰的存在,重要的化学成分中Chl a/Pheo a/Cyt b559/Mn原子的摩尔比为:18.4:2:0.8:0.3。这些结果表明;此复合物含有从PSⅡ第二电子供体Z到第一电子受体Q_A的完整光系统Ⅱ电子传递链的所有组分,同时也暗示复合物可能含有锰原子结合部位。为我们(Tang 1985)提出的水裂解系存在于PSⅡ反应中心系之中的观点提供了佐证。     

模拟干旱和盐分胁迫对沙枣幼苗PSⅡ活力的影响

通过PEG-6000和NaCl模拟实验研究了干旱和盐分胁迫对沙枣幼苗叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)活力的影响。结果显示:PEG胁迫使沙枣幼苗叶片PSⅡ在300μs时相对于FJ-Fo的可变荧光比值(Wk)升高,却降低了单位反应中心密度(RC/CSo)和最大量子产量(Fv/Fm),导致效能指数(PIABS)随水势降低而显著下降,阻碍了电子传递链中供体和受体侧的电子传递,也抑制了叶绿素的合成,从而全面抑制PSⅡ的活力;NaCl胁迫对沙枣叶片PSⅡ活力没有显著影响。比较两种处理等渗溶液下的结果发现,盐离子对沙枣叶片PSⅡ活力具有正效应,它抵消了渗透效应对沙枣叶片PSⅡ活力的抑制作用,这可能与盐离子进入叶片细胞,减轻了渗透胁迫有关。     

光系统Ⅱ反应中心复合物中Cytb559的光还原

以分离纯化的光系统Ⅱ反应中心D1/D2/Cyt b559复合物为实验体系,在厌氧条件下,观察到Cytb559的光还原,表明Cyt b559能直接从Pheo~-接受电子,而且Cyt b559的光还原是不可逆的。当外加次级电子受体2,6-二甲基苯醌(DMBQ)与D1/D2/Cyt b559复合物重组之后,Cyt b559的光还原被延迟了,此时电子主要通过DMBQ传递,而且还原的Cyt b559在光照后的暗放置中有部分氧化。作者认为不依赖于醌受体的由Pheo~-到Cyt b559的电子传递是一条新的、次要的电子传递路线,它对光系统Ⅱ反应中心起保护作用。     

关于高等植物两种光系统Ⅱ反应中心及其在叶绿体膜中分配的探讨

探究了暗适应的蓖麻叶绿体及其放氧光系统Ⅱ制剂的光诱导荧光上升动力学,这种放氧制剂几乎只含基粒片层。PSⅡ_β的相对数量(β_(max))及PSⅡ_α和PSⅡ_β的光反应速度常数(k_α和k_α),在蓖麻的基粒片层中和整个叶绿体片层中没有什么差别。也研究了几种阴生和阳生植物的叶绿体的荧光诱导动力学,这些植物叶绿体的Chla/b比值和β_(max)之间没有什么相关性。这些结果是一致的,但与Melis等人的研究结果不同,他们假定PSⅡ_β在基粒隔片,PSⅡ_β在暴露於间质的片层中。 除此以外,也检测了诱导光强度及预照光后的暗间隔对β_(max)的影响。PSⅡ_β的电子受体Q_β似乎是与Joliot & Joliot所说的Q_2及Echert和Meiburg等人所说的X_α相应的。     

圆二色光谱揭示光系统Ⅱ在热处理过程中叶绿素荧光动力学变化的原因

研究了光系统Ⅱ(PSⅡ)在热处理过程中的叶绿素a荧光和圆二色(CD)光谱。在30 ℃～40 ℃热处理过程中,PSⅡ的叶绿素荧光参数Fo'保持稳定不变;当温度大于40 ℃时,Fo' 逐渐升高并在55 ℃达到最大值。在PSⅡ颗粒和富含捕光色素(LHCⅡ)的复合物的热处理过程中,具有超大振幅的CD异常信号出现,并且在40 ℃时, 677 nm的异常CD峰强度达到最大。这些结果暗示在PSⅡ颗粒热处理过程中,PSⅡ颗粒中的LHCⅡ的聚集状态和异常CD信号相关,并且也可能是影响Fo'的一个重要因素。     

钙离子对PSII颗粒放氧活性的影响

外加5 mmol/L Ca~(2 )可以使菠菜PSⅡ颗粒的放氧活性增高。PSⅡ颗粒经EGTA透析、低pH值、光照、2 mol/L NaCl等处理后,放氧活性下降,同时,这些颗粒的钙含量也相应降低。但当外加 5 mmol/L Ca~(2 )时,可使这些颗粒全部或部分地恢复放氧活性。PSⅡ颗粒中存在的钙对放氧起着重要作用;钙在PSⅡ颗粒中的结合位点不止一个,其结合状态有紧密和松散之别。