植物叶绿素降解机制研究进展

叶绿素降解与作物产量密切相关,叶绿素降解延迟,能延长作物后期的光合能力,并提高作物产量。近年随着结构生物学、基因组测序和生物信息学的发展,人们已经在植物叶绿素降解机制的研究上取得了一系列进展,特别是对叶绿素降解的主要生化途径——脱镁叶绿酸氧化酶(pheide a oxygenase,Pa O)途径已有深入的了解。主要对近年来叶绿素降解代谢、调控机理、滞绿突变体等三方面的研究进展进行综述,并对未来研究方向进行了展望,旨为作物育种和光高效利用提供理论依据。     

植物体内的叶绿素降解与滞绿突变体

文章介绍植物体内叶绿素降解途径和滞绿突变体的新类型研究进展。     

绿色器官衰老进程中叶绿素降解代谢及其调控的研究进展

褪绿(degreening)现象是绿色器官衰老的显著标志,其中涉及的叶绿素急速降解是植物衰老的特征性生理生化过程。近十余年来,叶绿素降解的主要生化途径(PAO途径)已基本被阐明。游离的叶绿素及其代谢中间产物具有潜在的光毒性,因此精准调控的叶绿素降解被认为是一个高效有序的解毒过程。目前关于叶绿素降解的全局性调控机制依然知之甚少;多个物种中叶绿素降解关键调控因子SGRs/NYEs的鉴别及其相关作用机理的初步揭示是该领域近年来的最显要进展。上述研究基础预示着近期在叶绿素降解调控的多个方向上可能会取得实质性乃至突破性进展。     

国内大豆品种资源中滞绿(stay-green)性状的初步研究

种子滞绿(stay-green)是豆科植物中的普遍现象,最典型的例子就是孟德尔的绿粒豌豆。本文对十余份种子滞绿的大豆品种进行了初步分析,发现滞绿性状表型上和遗传上呈现多样性特征。所分析的滞绿变异没有显著影响到叶片衰老进程中光合作用效率的下降,但是明显影响衰老叶片中蛋白的降解与转运,包括可溶性蛋白的降解与转运。我们对‘绿楂豆’等几个品种材料的滞绿性状的遗传和分子基础进行了初步的探索,发现滞绿性状可能是受到两对遗传基因的控制,很可能就是SGR1和SGR2。我们的初步分析结果提示,大豆中受SGR1和SGR2共同调控的滞绿性状可能是源自于同一个早期变异事件。     

植物早衰研究进展

衰老作为植物自然发育过程中的末期阶段,其发生时期对于作物的最终产量具有重要影响,因此深入解析早衰的调控机制及影响因素对促进作物新品种选育和产量提升具有重要意义.除受自然环境胁迫外,植物自身的遗传网络和代谢途径都会影响衰老发生的时期.本文综述了植物早衰时生理生化的各种变化以及产量变化.植物早衰引起叶绿素和其他大分子被降解...     

叶片衰老原因新探

叶片变黄是叶器官衰老的最明显的症状之一,叶绿素迅速降解和类胡萝卜素的相对稳定是叶片变黄的主要原因。不少研究者认为,叶绿素降解起因于叶片光合受阻和叶绿体内氧自由基的累积,也有的人则认为与叶绿素降解酶系统的协调作用有关。 1.叶绿素酶系统对叶片衰老的作用 叶绿素酶是参与叶绿素降解的第一种蛋白,催化叶绿素解体形成叶绿酸和游离叶绿醇。     

植物叶绿素的降解

文章介绍近几年来植物叶绿素降解途径以及与其相关几种酶的研究进展。     

水稻黄绿叶突变体研究进展

叶绿素是植物光合作用的重要色素,叶绿素的合成决定植物的光合效率,并且直接影响作物的产量和品质。叶绿素的合成及分解代谢是一个非常复杂的过程,在此过程中有较多的基因参与,其中任何一个基因发生突变都有可能影响叶绿素的合成及分解,从而使叶片表现出各种叶色变化或者会影响植物的生长。叶色突变体研究是探明叶绿体发育过程中基因功能的有效途径。因此,发掘和鉴定叶色突变基因,开展与叶绿素相关基因的定位、克隆及功能研究均具有重要的理论意义和应用价值。综述了水稻黄绿叶突变体的研究进展,旨在为研究水稻叶绿素生物合成途径和光合作用机制提供理想的材料,同时还可作为标记性状在杂种优势中进行利用。     

植物叶片衰老过程中叶绿素降解代谢研究进展

 本文对近年植物叶片衰老过程中叶绿素降解代谢研究进展作一介绍,包括叶绿素降解产物分离、检测和命名;叶绿素降解途径及降解酶系。此外,对叶绿素降解意义及今后研究趋势进行了评述。     

植物叶片衰老过程中叶绿素降解代谢研究进展

本文对近年来植物叶片衰老过程中叶绿素降解代谢研究进展作一介绍,包括叶绿素降解产物分离、检测和命名;叶绿素降解途径及降解酶系。此外,对叶绿素降解意义及今后研究趋势进行了评述。     

佛山市主要城市园林植物滞尘效益分析

研究了佛山主要园林植物净化大气环境的生态效应,测定了佛山市15种主要城市绿化植物滞尘能力,采用相关的指标和评价分析方法,建立相关模型,同时对影响植物叶片滞尘能力的有关因子进行了分析和探讨。研究表明,不同地点及不同种类的植物的滞尘量差异显著,乔木树种滞尘量最大,说明乔木植物是滞尘的主体。不同植物滞尘能力的差异与叶片的表面特性(皱纹、粗糙、绒毛、油脂等)及其湿润性有密切关系,滞尘量的多少与树冠总叶面积、枝干分枝角度、树冠形状等有关。     

脱镁叶绿酸a单加氧酶与叶绿素降解

近年来叶绿素降解的分子调控机制颇受关注,脱镁叶绿酸a单加氧酶（PaO）作为催化叶绿素卟啉环开环成为四元线性吡咯衍生物的关键酶,成为研究的焦点。本文从PaO的结构与生理功能出发,着重介绍了近期在PaO表达调控方面的最新研究进展,包括PaO突变体中叶绿素降解的反馈机制;去磷酸化作用与PaO的活性调节;非黄化突变体AtNYE1基因、蛋白激酶基因rlpk2、持绿突变体基因sgr的表达与PaO活性之间的关系,并且简要归纳了PaO研究的发展过程与趋势、存在的问题和争议。     

中间锦鸡儿CiNAC1基因促进转基因拟南芥叶片的衰老

NAC转录因子家族是植物特有的、最大的转录因子家族之一,参与植物生物胁迫和非生物胁迫应答、激素信号转导、植物次生生长、细胞分裂和植物衰老等多种过程,在植物生长发育过程中起着重要的作用。以中间锦鸡儿Ci NAC1基因的过表达拟南芥纯合体株系为材料,以野生型为对照,对Ci NAC1基因功能进行分析。结果发现,乙烯处理后,Ci NAC1基因过表达株系与野生型拟南芥相比,叶片衰老提前、叶绿素含量降低、离子渗透率升高。实时荧光定量PCR检测发现,乙烯处理后Ci NAC1基因过表达株系中与叶绿素降解相关的基因SGR1、SGR2、PPH,以及与衰老相关的基因SAG13、SAG29、ORE1、SINA1、VNI2和乙烯信号途径中的重要转录因子EIN3的表达量均明显高于野生型拟南芥。表明Ci NAC1基因在乙烯诱导的叶片衰老过程中发挥重要作用。     

向日葵转录因子HB-12的定位分析及过表达验证

向日葵转录因子HB-12属于HD-Zip I类转录因子家族,在植物逆境胁迫应答中发挥着极其重要的作用。该研究构建HB-12基因瞬时表达载体并进行亚细胞定位分析,表明HB-12基因定位于细胞核。构建HB-12基因植物超表达载体转化野生型烟草获得了转基因植株。进行了Na Cl胁迫对转基因烟草耐盐性检测、生理生化指标测定和胁迫相关基因的表达分析。结果表明,Na Cl胁迫条件下,转基因烟草叶色失绿程度较野生型的轻,分化情况较野生型的好,生长速度和生根率均较野生型的高;转基因烟草叶绿素和脯氨酸含量及POD和SOD活性均高于野生型烟草;与野生型烟草相比,转基因烟草P5CS、POD、Mn SOD和Gu Zn SOD相对表达水平显著提高。这说明,向日葵HB-12在转基因烟草中的过量表达可抑制叶绿素降解酶的活性,降低叶绿素的分解,还可诱导脯氨酸合成酶基因P5CS及抗氧化相关基因POD、Mn SOD和Gu Zn SOD的上调表达,促进脯氨酸的生物合成,增强POD和SOD的活性,提高烟草抵抗盐害的能力。该研究结果将为进一步探讨植物的耐盐机理及改良作物的耐盐性状奠定基础。     

玉米叶片持绿性研究进展与对策

叶片持绿性(stay green或non-senescence)与植物叶片衰老相关,影响植物生长及生物产量。叶片持绿性相关研究主要集中于拟南芥等模式植物,玉米中的研究相对落后,但该研究对玉米产量、品质、抗病等具有重要意义。本文对玉米叶片持绿性的研究进展进行了综述,包括玉米叶片持绿性概念、评价指标、生理生化特性、遗传特性、基因/QTL定位等。提出了玉米持绿性研究存在的问题与相关对策。     

小麦叶绿素酶基因家族的鉴定及其叶绿素降解过程中的功能预测

叶绿素酶(CLH)是植物叶绿素降解过程中的关键酶,在植物生长发育过程中发挥着重要作用.为了解小麦CLH基因家族成员在叶绿素降解过程中的功能差异,本试验采用生物信息学分析方法和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对小麦CLH基因家族进行鉴定和初步功能分析,结果表明:小麦中共鉴定到13个CLH成员(TaCLH1～TaC...     

冬小麦叶片持绿能力及其衰老特征研究

以12个冬小麦(Triticum aestivum L.)品种为供试材料,通过田间实验连续2年于开花后定期测定各品种的绿叶数目、绿叶面积、叶绿素和MDA含量以及SOD和CAT活性等指标,并以生理成熟时的保绿度、衰老启动时间为指标进行Hierarchical聚类分析,对小麦品种持绿能力进行分级.结果表明,参试冬小麦品种可分为持绿和非持绿两种类型,‘潍麦8号'(WM8)和‘豫麦66'(YM66)两年均表现为持绿型小麦.在整个灌浆期,持绿型小麦品种绿叶数目、面积、叶绿素含量明显高于非持绿型品种,叶片保护酶SOD与CAT活性也较非持绿小麦强,而其MDA含量明显低于非持绿型小麦品种.持绿型小麦叶片衰老启动时间延迟,生育后期绿叶面积较大,光合作用时间延长,具有较高的产量.本研究结果为冬小麦的品种选育、布局等相关研究奠定基础.     

微生物降解植物化感物质酚酸的研究进展

近年来,农作物连作障碍问题日益严重,给农业生产和可持续发展带来十分不利的影响。连作障碍成因复杂,其中植物化感物质酚酸的毒性作用是重要因素,而消除酚酸最经济、环保、有效的方法是生物防治法。本文综合阐述了利用微生物降解植物化感物质酚酸的菌株资源、酚酸底物范围和降解效果,进而分析论述了微生物降解主要酚酸阿魏酸、香草酸、丁香酸、原儿茶酸等的代谢途径、关键酶及分子机制,推进了对酚酸降解机制的系统认识。在此基础上,阐述了酚酸降解菌在优化作物根际微环境、缓解作物连作障碍及农业资源利用等方面的应用,提出了存在的问题和展望,为深入研究和开发应用微生物资源解决连作障碍等问题、促进现代农业可持续发展提供理论参考。     

玉米叶片叶绿素含量的全基因组关联性分析

植物叶片的叶绿素含量与叶片的光合作用效率和产量潜力紧密相关,因此是作物的一个重要生理指标。但是,目前已克隆的控制叶绿素含量的基因大多来自拟南芥和水稻,尚不清楚玉米自然群体中哪些基因控制叶片叶绿素含量的变异。本研究发现玉米苗期第一片叶片的叶绿素含量和吐丝期穗位叶的叶绿素含量高度相关,且与后者相比具有更高的遗传力。进一步分析了287份玉米自交系的第一片叶的叶绿素含量,利用558 269个单核苷酸多态性分子标记进行全基因组关联性分析,获得9个显著关联SNP位点和16个候选基因。通过候选基因的序列分析和功能预测,发现两个可能和叶绿素含量相关的基因,包括拟南芥Tic22基因的同源基因和水稻衰老相关基因SAG12的同源基因。     

城市工业区园林绿地滞尘效应的研究--以武汉钢铁公司厂区绿地为例

在测定武钢工业区园林植物滞尘能力的基础上,结合绿地实地调查和武钢工业区园林绿地GIS,比较分析了园林绿地不同植物种类和层片类型的滞尘能力,并定量研究了武钢厂区园林绿地的滞尘效应.结果表明,不同园林植物的滞尘能力有较大差异,这主要与不同植物的叶表面特性、树冠结构、枝叶密集程度等差异有关.不同层片类型滞尘能力依次为落叶阔叶灌木＞常绿阔叶灌木＞绿篱＞常绿阔叶乔木＞落叶阔叶乔木＞针叶乔木＞草本.武钢厂区园林绿地的日滞尘量是9.51 t,年总滞尘量为3 089.98 t.其中常绿阔叶乔木层片年滞尘量最大,达991.68 t,落叶阔叶灌木层片最小,只有0.0181 t.由于园林绿地的滞尘量取决于所构成植物的滞尘能力及其叶面积绿量,因此,选择滞尘能力强的植物,并以乔灌草不同生活型植物进行合理配置,是提高园林绿地滞尘效应的有效途径.