外源ATP对NaCl胁迫下菜豆叶片叶绿素荧光特性的调节

盐胁迫是影响植物生长的主要逆境因子之一,外源ATP被发现可作为信号分子参与植物对逆境胁迫生理反应的调节。为了探明外源ATP在植物盐胁迫响应中的作用,以增强植物对土壤盐渍化的耐性,更好地应用于土壤盐渍化修复。该研究以菜豆( Phaseolus vulgaris)为材料,通过叶绿素荧光技术探讨了外源ATP 对菜豆叶片在NaCl胁迫下叶绿素荧光特性的变化规律。结果表明：在NaCl胁迫下,叶片光系统Ⅱ( PSⅡ)潜在最大光化学量子效率( Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率( Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[ Y (Ⅱ)]、光化学荧光猝灭( qP)、电子传递速率( ETR)与对照组相比均有显著性下降,而非光化学猝灭( NPQ)和( qN)较对照组有显著性增加,这表明NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率的下降和光能耗散的增加。而外源ATP(eATP)的处理能有效缓解NaCl胁迫所造成的Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)、qP、ETR下降和NPQ、qN的上升。该研究结果表明在NaCl胁迫下外源ATP可以有效地提高菜豆幼苗光系统Ⅱ( PSⅡ)的光化学反应效率。     

交替呼吸途径对CuCl2胁迫下菜豆叶片光系统Ⅱ的保护作用

以“农普”12号菜豆幼苗为材料,采用1mmol·L^-1的水杨基氧肟酸（SHAM）抑制交替呼吸途径活性,探讨了在CuCl₂胁迫下交替呼吸途径对菜豆幼苗叶片光系统Ⅱ的保护作用。结果表明,随着CuCl₂胁迫浓度的增加,菜豆幼苗叶片潜在最大光化学效率F_v/F_m、光适应下叶片的最大光化学效率F_v'/F_m'、PSⅡ的实际光化学效率Y（Ⅱ）以及光化学猝灭系数qP、叶绿素含量均呈下降趋势,而非光学猝灭系数NPQ和交替呼吸途径的容量水平则呈上升趋势。较之在CuCl₂处理下的菜豆幼苗,用交替呼吸途径抑制剂预处理后的菜豆再置于CuCl₂的胁迫下,则会导致F_v/F_m、F_v'/F_m'、Y（Ⅱ）、qP以及叶绿素含量的进一步下降和NPQ的进一步上升。上述观察表明,在CuCl₂胁迫下交替呼吸途径可以缓解PSⅡ光化学效率的下降、维持PSⅡ反应中心的开放程度、减少天线色素的热耗散以及缓解叶绿素含量的降低,从而保护菜豆叶片光系统Ⅱ免受CuCl₂胁迫的伤害。     

NaCl胁迫对马齿苋光合作用及叶绿素荧光特性的影响

以马齿苋为材料,采用温室盆栽法研究了14 d NaCl胁迫处理对其幼苗生长、光合作用和叶绿素荧光特性的影响.结果显示:(1)马齿苋幼苗的鲜重和株高在25 mmol·L-1 NaCl胁迫时与对照无显著差异,但其随着NaCl浓度的继续增加均显著降低,且其生物量受到的抑制早于株高.(2) NaCl胁迫下,马齿苋幼苗叶片净光合速率(Pn)降低,胞间二氧化碳浓度(C1)增大,且两者的变化幅度随着NaCl浓度增加而增大.(3)NaCl胁迫下,马齿苋幼苗叶片的初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、恒态荧光(Fs)、恒态荧光与初始荧光差值(△F0)、PSⅡ潜在光化学效率(Fv/Fo)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)均降低,叶片光化学荧光猝灭系数(qP)也在NaCl胁迫下降低,而非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则上升;在0～50 mmol·L-1NaCl胁迫下,幼苗叶片各荧光参数下降幅度小于其他高浓度NaCl胁迫.研究表明,在NaCl胁迫条件下,马齿苋幼苗叶片的光合作用受光抑制伤害,但在低浓度NaCl下能够较多地将光能用于光化学反应,光抑制程度较低,保持了较高的净光合速率,明显减轻盐胁迫对植株生长的影响,表现出一定的耐盐性.     

NaCl胁迫增强杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片光系统Ⅱ的耐热性

NaCl胁迫对杂交酸模幼苗光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的最大光化学效率没有影响,但是增强了PS Ⅱ的耐热性.热胁迫条件下,与未经盐胁迫处理的叶片相比,经NaCl 200 mmol/L处理的杂交酸模幼苗叶片,其PS Ⅱ最大光化学效率下降较小,反映OEC受伤程度的指标Fk/Fj上升较小.此外,光化学猝灭系数(qP)、PS Ⅱ反应中心光能捕获效率(Fv1/Fm1)、PS Ⅱ光化学转换效率(ΦPS Ⅱ)的下降以及QB-非还原性反应PS Ⅱ反应中心的相对含量上升程度也较小.探讨了盐胁迫增强杂交酸模幼苗叶片PS Ⅱ耐热性的可能机理.     

NaCl胁迫对马齿苋光合作用及叶绿素荧光特性的影响

以马齿苋为材料,采用温室盆栽法研究了14d NaCl胁迫处理对其幼苗生长、光合作用和叶绿素荧光特性的影响。结果表明：(1) 马齿苋幼苗的鲜重和株高在25mmol?L-1Nacl胁迫时与对照无显著差异,但其随着NaCl浓度的继续增加均显著降低,且其生物量受到的抑制早于株高。(2) NaCl胁迫下,马齿苋幼苗叶片净光合速率(Pn)降低,胞间二氧化碳(Ci)浓度增大,且两者的变化幅度随着NaCl浓度增加而增大。(3) NaCl胁迫下,马齿苋幼苗叶片的初始荧光(Fo)、最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)、恒态荧光(Fs)、恒态荧光与初始荧光差值(△Fo)、PSⅡ潜在光化学效率( Fv/Fo ) 和PSⅡ最大光化学效率( Fv/Fm) 均降低,叶片光化学荧光猝灭系数(qP) 也在NaCl胁迫下降低,而非光化学荧光猝灭系数(NPQ)则上升;在0-50 mmol?L-1NaCl胁迫下,幼苗叶片各荧光参数下降幅度小于其他高浓度NaCl胁迫。可见,在NaCl胁迫条件下,马齿苋幼苗叶片的光合作用受光抑制伤害,但其在低浓度NaCl下能够较多地将光能用于光化学反应,光抑制程度较低,保持了较高的净光合速率,明显减轻盐胁迫对植株生长的影响,表现出一定的耐盐性。     

外源亚精胺对盐胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

采用营养液栽培,研究了外源亚精胺对50mmol·L-1NaCl胁迫下黄瓜幼苗植株生长、叶片叶绿素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数(PSⅡ光化学效率)的影响。结果表明:NaCl胁迫显著降低了黄瓜植株生长量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)(P<0.05),但对PSⅡ实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学淬灭(qP)、有效光化学效率(Fv′/Fm′)、非光化学淬灭(qN)和PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)无显著影响(P>0.05);外源亚精胺显著提高了盐胁迫下黄瓜植株生长量、叶绿素含量、净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度,增加了ФPSⅡ、qP、Fv′/Fm′,降低了qN(P<0.05);外源亚精胺对Fv/Fm影响不显著(P>0.05)。外源施加亚精胺可增强盐胁迫下黄瓜植株的光合能力,主要是由于减弱了盐胁迫对植株的气孔限制,但对PSⅡ实际光化学效率影响较小,且叶面喷施比根施处理对改善盐胁迫下植株的生长和光合作用更有效。     

盐胁迫对鸡爪槭幼苗生长及其叶绿素荧光参数的影响

以鸡爪槭幼苗为材料,采用盆栽方法,研究了不同盐浓度[0.042%(对照)、0.2%、0.4%和0.6%]对鸡爪槭幼苗生长的伤害和叶绿素荧光参数的影响。结果显示:当土壤NaCl含量为0.2%、0.4%和0.6%时,鸡爪槭幼苗分别表现为轻度、中度和重度盐害;叶片含水量、叶绿素a和b及叶绿素总含量均随盐浓度的增加而显著下降,花色素苷含量则表现为随盐浓度的增大而显著上升,分别比对照高出48.7%、280.3%和382.7%;叶片叶绿素荧光参数PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、潜在量子效率(Fv/Fm)、光化学量子产量(Yield)、光合电子传递速率(ETR)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)均随着盐浓度的增大呈显著下降趋势,但非光化学猝灭系数(NPQ)在低盐胁迫时则较对照显著提高,0.2%NaCl处理时比对照显著增加33.3%,而高盐胁迫下则显著下降。研究表明,盐胁迫显著抑制了鸡爪槭幼苗叶片叶绿素合成和光合作用进行,而幼苗叶片在低盐胁迫下则可能通过增加PSⅡ反应中心非辐射热能量耗散来保护光合机构不受损害,从而表现出一定的耐盐胁迫能力。     

低温胁迫下不同甘蔗品种(系)光合特性的变化及其与耐寒性的关系

以广西农科院甘蔗研究所自育的7个新材料和2个生产上的主栽品种为研究对象,在甘蔗苗期进行低温胁迫处理,研究了各品种(系)甘蔗形态特征的冷害指数、叶绿素含量及光合特性相关指标的变化及其光合特性相关指标与甘蔗抗寒性间的相关性。结果表明:随着低温胁迫处理时间的延长,冷害指数不断增大,但变化的大小与快慢因品种(系)不同表现不一样。各甘蔗品种(系)叶片叶绿素含量均随时间延长而降低。叶片净光合速率、气孔导度在低温处理与常温处理间具有显著差异。低温胁迫处理显著降低了各甘蔗品种(系)最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光能转化效率ΦPSⅡ、光适应下PSⅡ反应中心的最大光能转化效率Fv′/Fm′、光化学猝灭系数qP、电子传递速率ETR,而显著提高了初始荧光Fo、稳态荧光Fs、非光化学猝灭系数qNP。相关性分析表明整个测定时期各指标间相关显著,Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ与冷害指数I之间的相关系数在0.800以上,Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ可以作为甘蔗品种(系)抗寒性鉴定的重要参考指标。     

NaCl胁迫对祁连山野生黄瑞香叶片光合叶绿素荧光特性的影响

以4片真叶黄瑞香幼苗为材料,设置不同浓度(0、50、100、150、200mmol·L~(-1))NaCl胁迫处理,采用温室砂培实验系统考察了其幼苗叶绿素含量、叶绿素荧光参数及气体交换参数等光合生理指标的变化。结果表明:(1)在正常环境条件下(对照),黄瑞香叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)的日变化曲线呈双峰型,蒸腾速率(T_r)日变化曲线呈单峰型;较高浓度(100mmol·L~(-1))NaCl胁迫改变了黄瑞香叶片光合特性日变化曲线,导致其P_n、T_r、G_s日变化曲线整体下降,而胞间CO_2浓度(Ci)日变化曲线整体上升。(2)低浓度(50mmol·L~(-1))NaCl胁迫对黄瑞香叶片叶绿素含量及其比值无显著影响,但较高浓度(100mmol·L~(-1))NaCl胁迫则使叶绿素含量显著下降,其比值下降则较平缓。(3)较高浓度(100mmol·L~(-1))NaCl胁迫使得黄瑞香叶片最大荧光(F_m)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ光下最大捕光效率(F_v′/F_m′)、光化学荧光猝灭系数(qP)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))均显著下降,却使其初始荧光(F_0)和非光化学猝灭(NPQ)显著上升。研究发现,随着盐胁迫浓度的增加,引起黄瑞香光合速率下降的主要原因是非气孔因素;在轻度NaCl胁迫下黄瑞香有较强的忍耐性,而重度NaCl胁迫则显著降低了叶片的光合机构活性,加剧了光抑制程度,从而严重限制了其叶片的光合作用效率。     

逆境胁迫对菜豆黄化苗转绿过程中交替呼吸途径与叶绿素荧光特征的影响

以菜豆黄化幼苗作为试验材料,探讨了铅(Pb)或PEG(聚乙二醇)胁迫下交替呼吸途径在植物转绿过程中对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性的影响,以阐明逆境胁迫下植物交替呼吸途径的生理学作用。结果显示：(1)与菜豆黄化幼苗正常转绿过程(对照)相比,Pb或PEG胁迫导致菜豆黄化幼苗的叶绿素含量积累延迟,使叶片PSⅡ潜在最大光化学量子效率(F_v/F_m)、光适应下最大光化学效率(F_v′/F_m′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率(Y(Ⅱ))和光化学荧光猝灭系数(qP)显著下降,而非光化学猝灭系数(NPQ)则显著增加。(2)在菜豆黄化幼苗转绿过程中,Pb或PEG胁迫导致其交替呼吸途径容量较对照均显著上升。(3)Pb或PEG胁迫下,交替呼吸途径抑制剂［水杨基氧肟酸(SHAM,1 mmol/L)］使菜豆黄化幼苗转绿过程中叶绿素含量、F_v/F_m、F_v′/F_m′、Y(Ⅱ)和qP进一步下降, NPQ却进一步增加,说明抑制交替呼吸途径会加剧Pb或PEG胁迫对PSⅡ反应中心活性的进一步抑制,使还原力积累加剧,造成热耗散进一步增加。研究表明,Pb或PEG胁迫均显著降低了菜豆黄化幼苗PSⅡ对光能的利用率,进而阻碍了菜豆黄化幼苗转绿进程;交替呼吸途径有助于在胁迫条件下缓解PSⅡ的过度还原,可能在一定程度上缓解了Pb或PEG胁迫对其转绿进程的阻碍作用。     

油菜叶绿素b减少突变体Cr3529叶绿素生物合成的研究

利用吸收光谱和荧光光谱法测定了油菜叶绿素b减少突变体Cr3529子叶叶绿素生物合成途径中几种主要前体物质的含量.结果显示:突变体子叶中叶绿素生物合成第一个限速步骤的前体物质δ-氨基乙酰丙酸(ALA)含量与野生型油菜大致相同,饲喂ALA后的突变体及野生型油菜子叶中ALA含量均显著增加,但二者无显著差异;胆色素原含量在突变体中也未降低,而尿卟啉原Ⅲ含量仅为野生型的一半,粪卟啉原Ⅲ、原卟啉Ⅸ、镁原卟啉Ⅸ和原植基叶绿素的含量都明显低于野生型.结果证明,Cr3529突变体中叶绿素生物合成受阻于由胆色素原形成尿卟啉原Ⅲ的步骤,其叶绿素合成缺陷的机制和前体物质的累积与其它叶绿素b减少突变体明显不同.     

衰老叶片中叶绿素的降解

综述了近年来关于衰老叶片中叶绿素降解的研究情况,包括叶绿素代谢的中间产物、终产物、主要代谢途径、代谢酶及代谢途径在细胞内的定位及代谢调节方面的研究进展。     

刺槐叶绿素荧光特性的研究

用L I-6400光合仪对黄土高原常用造林树木刺槐的叶绿素荧光动力学曲线、淬灭分析、荧光光曲线以及荧光AC I曲线等生理特性进行测定和对比分析.结果表明:随着光照时间的加大,刺槐的荧光参数ETR、qP和N PQ逐渐上升并在21 m in左右达到稳定,与光合同步.最大荧光产量F m在叶片转入黑暗后逐渐上升,在44 m in左右趋于稳定;N PQ则开始下降,在35 m in左右达到稳定.当光强度>200μm o l.m-2.s-1时,Ph iPS2和Ph iCO2呈线性正相关,而当光强度<200μm o l.m-2.-s 1时,Ph iPS2和Ph iCO2呈线性负相关.CO2浓度和刺槐的荧光光合速率、Ph iPS2、Ph iCO2值存在着一定的正相关关系.     

叶绿素含量测定的简化

本文介绍一种避免称重、研磨、冲洗和过滤等繁琐步骤,仅将确定面积的叶片细丝用少量80%丙酮浸泡提取后便可比色计算的简便的测定叶绿素含量的方法。此法省时间、省溶剂,不受叶片含水量变化的干扰,适合于大批量叶片样品的测定,而且便于与以单位叶面积表示的光合速率联系起来分析实验结果。同时,指出一些可能影响测定结果的因素。     

Chlorophyll breakdown in oilseed rape

Chlorophyll catabolism accompanying leaf senescence is one of the most spectacular natural phenomena. Despite this fact, the metabolism of chlorophyll has been largely neglegted until recently. Oilseed rape has been used extensively as a model plant for the recent elucidating of structures of chlorophyll catabolites and for investigation of the enzymic reactions of the chlorophyll breakdown pathway. The key reaction which causes loss of green color is catalyzed in a two-step reaction by pheophorbide a oxygenase and red chlorophyll catabolite reductase. In this Minireview, we summarize the actual knowledge about catabolites and enzymes of chlorophyll catabolism in oilseed rape and discuss the significance of this pathway in respect to chlorophyll degradation during Brassica napus seed development. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

叶绿素荧光分析技术及应用进展

叶绿素荧光动力学技术被称为研究植物光合功能的快速、无损伤探针,已逐渐在环境胁迫对植物光合作用影响研究方面得到应用,随着叶绿素荧光分析技术的进一步发展,其应用领域和研究空间将进一步拓展.本文介绍了叶绿素荧光分析的基本原理,综述了叶绿素荧光分析技术的应用研究进展.     

莲胚芽叶绿素合成对光照的依赖性

被子植物的叶绿素合成需要光照,但是莲（Nelumbo nucifera Gaertn.)胚芽却一直被猜测具有在黑暗中合成叶绿素的能力,因为莲胚芽变绿是在四重覆盖物（子叶、种皮、果皮和莲蓬）包被下几乎不大可能秀光的环境中发生的,本实验从正反两个方面否定了这种可能性;首先对处于发育早期的莲蓬进行遮光处理。结果发现莲胚芽虽然可以继续发育,但是它的叶绿素合成却受到严重抑制。积累了大量合成叶绿素的前体,并且这些前体主要与依赖光的原叶绿素酸酯氧还酶（LPOR）结合在一起;其次不依赖光的原叶绿素酸酯氧还酶（DPOR）的编码基因在物种间高度保守,但是用PCR的方法在功基因组中却扩增不同源序列,表明莲胚芽不大可能具有在黑暗中合成叶绿素所必需的酶。两方面实验结果表明,莲胚芽的叶绿素合成只能通过依赖光的途径进行。     

The G4 Gene of Arabidopsis thaliana Encodes a Chlorophyll Synthase of Etiolated Plants

The gene coding for a putative chlorophyll synthase gene (C4) from Arabidopsis thaliana was amplified by the polymerase chain reaction and cloned into the expression vector pQE- 31. Lysates of bacteria (E.coli) that had been transformed with this construct were used for in vitro enzymatic assays. The chlorophyll synthase catalyzed esterification of chlorophyllides a and b at the same rate but preferred geranylgeranyl-PP over phytyl-PP. This corresponds to the enzyme specificity previously described for etiolated plants and differed from that of green plants.     

水稻叶绿素含量的QTL定位

利用由两个籼稻品种Acc8558和H359杂交构建的一个包含131个株系(F19)的重组自交系群体,及其相应的包含147个RFLP和78个AFLP标记的遗传图谱,采用多性状复合区间定位方法,对控制水稻叶绿素含量的QTL进行了定位分析。对叶绿素a和叶绿素b含量各检测到6个QTL,其中5个QTL在两性状问是相同的。这些QTL主要分布在第1和第4染色体上,因此这两条染色体对叶绿素含量是重要的。QTL qChlAlc／qChlBlb(二者位置相同)在4个观测时期均表现较大效应,且在最后的剑叶期贡献最大,因此对叶绿素含量最为重要。另两个QTL(qCh-LA4a／qChlB4a和qChlA4b／qChlB4b)只在第2次观测时期效应显著,表明它们只在特定发育阶段发挥作用。     

Chlorophyll breakdown in spinach: on the structure of five nonfluorescent chlorophyll catabolites*

In extracts of senescent leaves of spinach (Spinacia oleracea), five colourless compounds with UV/Vis-characteristics of nonfluorescent chlorophyll catabolites (NCCs) were detected and tentatively named So-NCCs. The most abundant polar NCC in the leaves of this vegetable, So-NCC-2, had been isolated earlier and its constitution was determined by spectroscopic means. The catabolite So-NCC-2 was found to be an epimer of a polar NCC from barley (Hordeum vulgare), the first non-green chlorophyll catabolite from a higher plant to be structurally analyzed. Here, we report on the isolation of four additional So-NCCs from the extracts of senescent leaves of Sp. oleracea by two- (or multi-)stage chromatographic purification and on their structural characterization. The constitution of So-NCC-3 could be determined by spectroscopic analysis in combination with chemical correlation with a known NCC from Cercidiphyllum japonicum (Cj-NCC): So-NCC-3 was identified as the hydrolysis product of the methyl ester function of Cj-NCC. The less polar catabolite So-NCC-4 could be directly identified with Cj-NCC. Two further So-NCCs, So-NCC-1 and So-NCC-5, were detected only in trace amounts. Five structurally related nonfluorescent chlorophyll catabolites (So-NCCs) are thus present in senescent leaves of spinach. The structures of this set of So-NCCs indicate several peripheral refunctionalization reactions and inform on the late catabolic transformations during leaf senescence. The transformation of the tetrapyrrolic skeleton in chlorophyll catabolism in spinach and in C. japonicum is revealed to exhibit a common stereochemical pattern. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.