远紫外辐射对紫杉幼苗针叶膜脂过氧化及内源保护系统的影响

实验室条件下用远紫外线(UV-BC)光源照射紫杉幼苗,随照射时间延长,针叶的离子渗出率、膜脂过氧化水平、组织自动氧化速率及H₂O₂含量显著增加,可溶性蛋白、抗坏血酸、类胡萝卜素和叶绿素含量下降,叶绿体光系统II电子传递活性显著下降,外源活性氧清除剂苯甲酸钠和抗坏血酸对针叶膜脂过氧化有抑制作用;甲基紫精和DDC对针叶膜脂过氧化有促进效果,远紫外线引起的紫杉伤害可能和针叶树的越冬光氧化伤害有类似之处.紫杉苗对紫外辐射的抗性远高于一般农作物.     

增强UV-B辐射对柚树苗生长和生理特性效应研究

增强的UV-B辐射明显降低柚树苗的株高,叶面积,比叶面积,增加叶片厚度和叶肉密度.柚树苗叶片叶绿素,可溶性蛋白含量和硝酸还原酶活性降低,可溶性糖含量上升.不同品种柚苗对UV-B辐射反应存在差异,酸柚抗性较强.经UV-B增强处理后,叶片Pn值下降,Rd先上升后恢复原有水平.Fv/Fm,ΦPSⅡ,qP均有不同程度的降低,而qN和KD升高,表明增强UV-B导致PSⅡ失活,PSⅡ原初光化学效率、开放PSⅡ中心数目和非环式电子传递效率下降.部分激发能通过非光化学荧光猝灭形式耗散.UV-B辐射使叶片膜脂过氧化产物MDA含量大幅度上升.SOD和APX活性在处理初期提高,随后下降,初步推测:增强UV-B辐射诱导膜脂过氧化作用,攻击光合作用中心靶点并导致PSⅡ失活,进而降低植物光合能力和物质代谢强度,最终导致柚树苗生长受到抑制.     

不同混合速率下阳光UV辐射对假微型海链藻PSⅡ功能的影响

以浮游硅藻假微型海链藻(Thalassiosira pseudonana(Hustedt)Hasle et Heimdal CCMP 1335)为材料,研究不同混合速率下,随辐射水平增加,UV辐射和可见光PAR对其光系统Ⅱ功能的影响。结果显示,混合速率慢时,随着PAR及UV辐射水平的增加,假微型海链藻PSⅡ的光化学效率(F_v/F_m)持续受到抑制,光合效率α和相对最大电子传递速率rETR_(max)下降。尤其是UV辐射存在时,PSⅡ反应中心D1蛋白含量下降,有活性的PSⅡ反应中心数量减少,单位反应中心吸收(ABS/RC)和耗散(DI_0/RC)的能量增加。混合速率快时,PAR辐射下PSⅡ光化学活性相比混合速率慢时升高,D1蛋白含量增加;而UV辐射存在下各光合参数表现出与混合速率慢时类似的变化趋势。研究结果表明水体混合速率的加快可缓解高水平可见光导致的光抑制,而对UV辐射的抑制效应并未产生显著改变。     

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。     

水分胁迫对长期UV—B辐射下柚树苗生理特性的影响

水分胁迫下,柚[Citrus maxima(Burm.)Merr.]树苗叶片相对含水量（RWC）、水势（ΨW)、净光合速率（Pn)、可溶性蛋白质和叶绿素（Chl)含量下降,丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro)含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性升高,过氧化氢酶（CAT）活性先上升后下降,抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性、抗坏血酸（AsA)和还原型谷胱甘肽（GSH）含量明显降低。叶绿素荧光参数中光系统Ⅱ光化学原初效率（Fv/Fm)、光系统Ⅱ电子传递量子效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭（qp)下降,非光化学猝灭（qN)和热能耗散系数（KD）升高。显示膜系统和PSⅡ是水分胁迫的主要抑制位点。抗旱性强的品种具有较高的活性氧清除能力。长期紫外线－B（UV－B）增强辐射能缓解水分胁迫下柚树苗叶片RWC、ΨW、APX活性和GSH、AsA含量下降,但对水分胁迫下的Pro含量、Pn和叶绿素荧光特性作用不明显。初步推测：UV－B和水分胁迫对植物有部分相同的作用机制,都导致植株膜脂过氧化程度加剧和PSⅡ的失活,同时存在各自作用方式的特异性。     

两种生态型芦苇叶绿体的光合电子传递和抗氧保护体系

分布于甘肃省河西走廊的两种不同生态型芦苇-水生芦苇(水芦,生长在深约1m的水滩里)和沙丘芦苇(沙芦,生长在高约5m的沙丘上)在其离体叶绿体的光化学活性上表现为前者高于后者。其中,沙芦全链电子传递速率及光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率明显低于水芦,而光系统Ⅰ(PSⅠ)电子传递速率却与水芦接近。沙芦叶片和叶绿体中抗氧化酶活性及叶片抗坏血酸含量均高于水芦。综合结果表明,喜水植物芦苇登陆后,在自然选择压力下,为适应长期的自然干旱胁迫环境,其抗氧保护系统在保护PSⅠ免受水分胁迫诱导的氧化伤害中可能发挥着重要作用。     

模拟酸雨对龙眼叶片PSⅡ反应中心和自由基代谢的影响

酸雨对植物光合机构的伤害机理一直是生态学研究的热点之一,为了探讨叶面酸化导致的PSⅡ反应中心损伤和光合机构自由基累积之间的内在联系,以1年生龙眼(Dimocarpus longana Lour.)实生小苗为研究对象,采用盆栽试验,研究了模拟酸雨胁迫对龙眼叶片叶绿素荧光参数和自由基代谢的影响.结果表明:酸雨胁迫改变了龙眼叶片的快速叶绿素荧光诱导动力学曲线形状,伤害PSⅡ反应中心;pH2.5酸雨胁迫5d后最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心活性(1/F0-1/FM)、反应中心含量(RC/CSo)急剧下降;有活性反应中心的关闭程度(VJ)、失活反应中心的比例(Non-QA和Non-QB)显著增加,QA迅速还原;放氧复合体(OEC)被破坏;PSⅡ受体侧电子传递体数(Sm)、电子转化效率(ψ0)和电子传递速率((φ)E0)明显降低,叶面酸化导致光系统线性电子传递受损.pH2.5酸雨胁迫5d后叶片超氧阴离子自由基(O2(-))、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量显著增加;抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)转化为氧化型,还原型减少;超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性下降,叶绿体内自由基不能被及时清除,过多的自由基损伤光合器官,导致龙眼叶片PSⅡ受伤害.模拟酸雨胁迫伤害龙眼叶片PSⅡ反应中心供体侧和受体侧的电子传递体,造成同化力不足,清除自由基能力下降,导致叶绿体自由基累积,光合机构受到伤害.     

五节芒不同种群对Cd污染胁迫的光合生理响应

通过盆栽模拟试验,以分别来自粤北大宝山矿区和惠州博罗非矿区的两个五节芒种群为试验材料,比较研究了两个种群在Cd胁迫下的气体交换参数、叶绿素荧光特性、光合色素含量和叶绿体超微结构变化的差异。结果表明:(1)Cd胁迫下五节芒两种群叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、叶绿素含量(Chl)都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。矿区种群随Cd胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。(2)轻度Cd胁迫下气孔限制是五节芒非矿区种群Pn降低的主要因素,中度和重度Cd胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。(3)Cd胁迫下五节芒两种群PSⅡ反应中心最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ有效光化学效率Fv′/Fm′均有所下降。总体上矿区种群降幅较小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PSⅡ光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(NPQ)的变化表现为Cd胁迫下两种群qP值降低、NPQ值升高,总体上抗性强的矿区种群qP降低的幅度低且NPQ升高幅度大。随着Cd胁迫浓度增加,矿区种群实际光化学反应效率(ΦPSⅡ)和电子传递速率(ETR)变化幅度不大,而非矿区种群显著下降,表明矿区种群PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。研究表明,五节芒矿区种群对重金属Cd有较强的耐受能力,适合作为金属矿区植被恢复建设的禾本科先锋物种。     

CaCl_2对UV-B辐射下菠菜叶片光合特性的影响

以"丹麦旺盛菠菜"为材料,通过UV-B和CaCl2复合处理,测定光合色素含量、Hill反应活力、叶绿素荧光、MDA含量和抗氧化酶活性等参数,探讨了CaCl2对UV-B辐射下菠菜叶片电子传递链和光合膜酶保护系统的影响。结果表明,UV-B处理下,光合色素含量、chl/car、类囊体膜上PSII潜在活性(Fv/Fo)、光化学淬灭系数(qP)、非光化学淬灭系数(qN)、PSII光量子产量(ΦPSⅡ)、原初光能转化效率(Fv/Fm),以及Hill反应活力等降低,chla/chlb和MDA含量升高;喷洒CaCl2可不同程度缓解UV-B的伤害。不同处理下,POD、SOD和CAT活性的变化呈现补偿效应。UV-B强度与菠菜叶片PSII功能受损程度呈正相关,CaCl2则主要通过提高chlb含量、类囊体膜上的光量子产量和POD活性,以缓解伤害。重度UV-B辐射下,CaCl2使chlb含量显著提高可能是导致PSII捕光效率提高的重要因素。     

光合作用电子传递的研究——Ⅰ.新鲜和老化叶绿体的光还原作用

叶绿体在老化过程中对DCIP的光还原活性逐渐下降,温热加速了活性的丧失,似与光合膜结构在老化过程中的解体和温热加速光合膜的破损有关。从光合链上PSⅡ氧化侧加入人工电子供体DPC,可显著恢复老化叶绿体对DCIP的光还原,如象DPC对被羟胺和Tris处理新鲜叶绿体后的恢复作用一样。似乎老化叶绿体DCIP光还原活性的下降,主要是由于PSⅡ氧化侧那部分光合膜受损所造成。用切断PSⅡ→PS Ⅰ间电子流的抑制剂水杨醛肟处理新鲜和老化叶绿体,对DCIP和Fecy的光还原都有抑制,并以对新鲜叶绿体的抑制更甚,加入DPC不能使新鲜叶绿体的光还原活性恢复,但可使老化叶绿体的光还原活性有显著促进,尤以对DCIP的光还原促进更大。似乎DCIP和Fecy接受电子的部位随叶绿体状态不同而有改变,即新鲜叶绿体主要在PS Ⅰ还原侧,老化叶绿体则主要在PSⅡ还原侧,推测此与光合膜的完整或破损和人工电子受体同膜亲和的难易程度有关。     

融合膜中PSⅡ激发的电子推动嵴膜的电子传递和磷酸化

利用毛地黄苷从菠菜叶绿体类囊体膜制备了PSⅡ颗粒,氧化还原差示光谱及SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳结果表明其具备PSⅡ的典型特征,它具有从水氧化到质醌还原的酶活性。从大豆磷脂用超声法制备了脂质体。从鼠肝线粒体分离了嵴膜。将制备的PSⅡ颗粒预组装于脂质体,然后将此预组装物(PSⅡ—PL)再与嵴膜组合,此膜系于光下获得了相当量的ATP合成,证明了融合膜中PSⅡ电子传递可推动嵴膜的电子传递和磷酸化机构合成ATP。     

二价阳离子对不饱和脂肪酸抑制叶绿体光系统Ⅱ电子传递的解抑作用

已知 Mn~( )可以解除不饱和脂肪酸对叶绿体光合电子传递的抑制。本文指出,这种解抑作用,只有当Mn~( )先与叶绿体共处,或Mn~( )与不饱和脂肪酸先混和后再加到叶绿体中,才能发生。如果叶绿体先与脂肪酸接触,随后加入Mn~( )就不再能恢复电子传递活性。其它二价阳离子,例如 Ca~( )、Mg~( )、Co~( )和Zn~( ),都在不同程度上具有解除脂肪酸的抑制效应。因此不能认为Mn~( )在光系统Ⅱ氧化侧的电子传递途径上起着旁路作用,而可能是二价阳离子与游离的不饱和脂肪酸结合,保护了类囊体膜不受损害。     

扬麦5号旗叶光合功能衰退进程中光合膜特性的变化

旗叶自然衰退过程中光合膜特性变化的结果表明,光合功能高值持续期类囊体膜电子传递活性均维持较高水平,多肽组分也维持相对稳定;进入光合功能的速降期后,活性呈快速下降趋势,类囊体膜小分子多肽等组分均出现不同降解。旗叶全展后叶绿体ＡＴＰ含量在高值持续期维持一定水平;进入速降期后,对应于光合膜电子传递活性及Ｐ／Ｏ值,叶绿体ＡＴＰ含量变化存在“滞后”的现象;强光逆境下,速降期类囊体电子传递活性受抑制程度比高值     

毕氏海蓬子类囊体膜与卵磷脂重组脂质体的耐热性研究

采用卵磷脂(PC)构建脂质体,然后将毕氏海蓬子类囊体膜蛋白复合物重组到脂质体中.分析不同温度(25℃、35℃、45℃和55℃)处理后蛋白脂质体的电子传递活性、吸收光谱和荧光光谱的变化,以探讨膜脂与膜蛋白在高温胁迫下的交互作用.结果显示:蛋白脂质体光系统Ⅱ(PSⅡ)的放氧活性和光系统Ⅰ(PSⅠ)的耗氧活性随着PC比例的提高而增加,在PC与类囊体膜比例为4∶1(Lipid∶Chl,w/w)时达到最高,同时蛋白脂质体的吸收光谱和荧光光谱也呈上升趋势;在PC与类囊体膜重组比例为4∶1条件下,高温处理后的蛋白脂质体的PSⅡ放氧活性和PSⅠ耗氧活性显著大于未经重组的,其吸收光谱和荧光光谱峰值下降幅度低于未经重组的,且峰位基本没有变化.研究表明,PC可能通过增加结合天线的大小来促进蛋白脂质体对光能的吸收和能量从外周天线到PSⅡ和PSⅠ核心复合物的传递;在脂质体中,PC与类囊体膜的交互作用提高了PSⅡ和PSⅠ在高温胁迫下的光化学效率,增强了PSⅡ和PSⅠ的耐热性.     

低温与光对黄瓜幼苗子叶光合电子传递活性的影响

25～30℃和30 μmol m~(-2)s~(-1)光下培养的黄瓜幼苗,在黑暗下经 1～7℃处理24h或5℃处理24～72h,光合电子传递活性受不同程度的抑制;其抑制部位主要在PSⅡ氧化侧;随温度的降低和时间的延长,抑制部位可发展至PSⅡ及之后的电子递体上,但尚未影响PSⅠ的活性。160μmol m~(-2)s~(-1)的光强加重低温对电子传递活性的抑制,光强越高,则加重的程度越高;抑制部位从PSⅡ氧化侧发展至PSⅡ反应中心以及PSⅠ。     

低钾条件下水稻的光合特性

水稻5叶期,用低钾(1ppm)处理使净光合率和气孔导度明显下降,虽然单位叶面积的叶绿素含量差异不大,但离体叶绿体的光合磷酸化和电子传递活力明显降低。外源钾可分别提高两种钾处理的水稻离体叶绿体的电子传递活力。初步认为低钾使PSⅠ、PSⅡ及其氧化还原两侧的活力下降。     

菠菜叶绿体的光抑制部位

有氧条件下,叶绿体的光抑制部位不是专一的。强光可使PSⅡ氧化侧、PSⅡ反应中心、PSⅡ还原侧,PSⅡ及类囊体膜透性都有不同程度的破坏。这种非专一性可能与类囊体膜蛋白在强光下的降解有关。无氧条件下,叶绿体的光抑制部位只是在PSⅡ反应中心及Q_B蛋白上。     

UV-B 胁迫下NaHSO3 对红芸豆叶片的保护作用

为了减轻UV-B辐射对植物叶片的伤害, 本研究以离体红芸豆叶片为实验材料, 通过外源施加NaHSO3的方法探讨了UV-B辐射下NaHSO3 对离体红芸豆叶片的保护作用。结果表明：与未处理对照相比较, 用0.5 mmol.L-1 NaHSO3处理的离体红芸豆叶片表面褐色斑减少、边缘蜷曲及萎蔫程度降低;且能延缓叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量的降低;使类黄酮含量升高; 叶片中过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性升高, 过氧化氢(H2O2)含量降低。进一步研究发现NaHSO3处理能明显延缓PSⅡ原初光能转换效率的降低;增强PSⅡ的电子传递能力, 减少叶绿体内有害自由基的产生, 减缓叶绿体内光合机构遭受破坏的程度。以上结果表明NaHSO3可能通过提高POD和APX的活性、降低自由基产生及保护光合色素等来实现UV-B胁迫下对红芸豆叶片的保护作用。     

Mn、Ca阳离子在菠菜PSII颗粒氧化水中的作用

用Triton X-100处理菠菜叶绿体,获得一个基本不含PSⅠ成分、而具放氧活性的PSⅡ颗粒。最适pH移至6.9,超过pH7.2就发生凝集,在照光下只形成很小或不形成H~+梯度,只有微弱的毫秒延迟荧光发射,老化和解联剂都不加速电子传递。 Mn、Ca阳离子促进PSⅡ颗粒的放氧和H~+释放,两者作用不能叠加。Mn离子只作用于活化的PSⅡ颗粒,对叶绿体和部分失活的PSⅡ颗粒无效。Ca离子对叶绿体、PSⅡ颗粒或部分失活的PSⅡ颗粒,都有相同程度的促进效应。     

三种常绿阔叶树光系统Ⅱ在低温胁迫下的光抑制及恢复

冬季低温胁迫对亚热带常绿阔叶树光合活性的主要影响之一,体现在光合机构的低温光抑制。为了阐明冬季低温胁迫下常绿阔叶树光系统Ⅱ的光抑制程度及光保护机制,该文研究了冬季自然低温胁迫(零下低温冻害和零上低温寒害)对红叶石楠、枇杷和猴樟三种亚热带常绿阔叶树光合机构光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制的影响以及春季气温回暖后的恢复情况。结果表明:冻害和寒害低温胁迫使猴樟的PSⅡ活性显著降低,PSⅡ受到较严重的光抑制,低温胁迫解除后PSⅡ活性未能完全恢复。红叶石楠PSⅡ活性下降程度和光抑制程度最轻,春季PSⅡ活性显著上升,光抑制显著下降。枇杷PSⅡ活性和光抑制程度介于猴樟和红叶石楠之间。低温胁迫下红叶石楠的非光化学猝灭(NPQ)接近常温水平; 枇杷的NPQ略有降低,春季恢复正常; 猴樟NPQ最低,春季低温解除后仍不能完全恢复。此外,三种常绿阔叶树在冬季低温胁迫和春季恢复时期的NPQ与PSⅡ的光抑制程度存在显著的负相关关系。综合以上结果分析表明,冬季低温对红叶石楠PSⅡ影响不大,对枇杷有一定影响但春季气温回暖后可以及时恢复,对猴樟PSⅡ有显著的光抑制且恢复过程较慢,同时NPQ对保护常绿阔叶树PSⅡ免受冬季低温光抑制有重要的贡献。