水稻光合速率、气孔导度和Rubisco活力的日变化

在晴天有时有云天,水稻剑叶的最大光合速率出现在午前９：００左右。中午前后,无论光合量子通量（ＰＰＦ）等于或略低于９：００前后,净光合率（Ｐｎ）及Ｐｎ／ＰＰＦ比值均较低。ＲＯｂｉ８ＣＯ＆化活力有明显的日变化,无论以单位面积计算或以该酶蛋白为基数计算,其总活力和初始活力均呈日出前最低,中午最高,傍晚又下降的单峰曲线。中午Ｐｎ下降期间,Ｐｎ与Ｃｉ有极显著正相关,与ＲＯｂｉｓＣＯ初始活力无相关;而早晚,瞬时人工光照下Ｐｎ与Ｒｕｉｓｃｏ初始活力呈直线正相关,与Ｃｉ呈直线负相关。这表明中午光合下降来自气孔限制,而晚低光合主要由低Ｒｕｂｉｓｃｏ初始活力所致。     

光和糖对水稻Rubisco活化酶基因表达的影响

水稻黄化苗在光照２ｈ内其Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的ｍＲＮＡ物收白量明显增加,然后维持在相对 水平。光对水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的基因表达的诱导作用主要在转录水平上。Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶主要在绿叶中表达,这与Ｒｕｂｉｓｃｏ基因表达的器官特异性完全一致。用等渗葡萄糖喂养成熟的水稻叶片１ｈ,促使水稻Ｒｏｕｂｉｓｃｏｄｄ 、ｉｈ ｇｏｇ ａｄ ｔ Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶可ｍＲＮＡ含量下降同样蔗糖对Ｒ７ｕｂｉｓｃ     

Rubisco活化酶的研究进展

Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶是最近发现的一种该编码的叶绿体蛋白,它在叶绿体内具有激活光合碳同化限速酶Ｒｕｂｉｓｃｏ的功能,该酶能在生理水平ＲｕＢＰ,ＣＯ２浓度（１０μｍｏｌ／Ｌ）下使Ｒｕｂｉｓｃｏ达到最大的活化程度,Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶的研究揭示了长期以来未能解决的Ｒｕｂｉｓｃｏ在体内活化的机理,Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶能解除磷酸糖对Ｒｕｂｉｓｃｏ活性的抑制作用,它的活化活性需要有ＡＴＰ的存在,同时它有ＡＴＰ     

水稻叶片在自然衰老过程中1，5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶的降解(英文)

１,５二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶（Ｒｕｂｉｓｃｏ）是光合碳同化的关键酶,研究其降解机理对合理调控水稻生长后期光合衰退具有重要意义。前人用人为诱导植物衰老的方法,研究了Ｒｕｂｉｓｃｏ的降解机理,认为该酶降解之前,必需发生亚基间的交联聚合和向类囊体膜转移,这样在结构和空间上有利于水解酶的作用。我们用自然衰老叶片进行研究的结果表明：Ｒｕｂｉｓｃｏ在降解过程中其比活基本保持恒定,意味着未发生酶的失活,也就是说酶结构未发生根本性改变,由此也可初步判断酶未发生亚基间的交联聚合（已证明亚基交联可导致酶失活）。接着用ＳＤＳＰＡＧＥ和蛋白印迹技术证实了上述观点：Ｒｕｂｉｓｃｏ降解之前只有极少量的大亚基聚合体,随后同未聚合大亚基一起很快降解。此外,研究结果进一步表明酶分子在降解之前有少量与叶绿体膜结合,但降解过程中并未见膜结合蛋白增加。根据上述结果我们认为,亚基间交联聚合和向膜转移并非水稻叶片自然衰老时Ｒｕｂｉｓｃｏ降解的必要条件。     

水稻转绿型白化突变系W25转绿过程中Rubisco,Rubisco活化酶 …

水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）转录型白化突变系Ｗ２５在转绿过程中叶绿素、可溶性蛋白质和Ｒｕｂｉｓｃｏ含量的动态变化过程表明,白化突变体内叶绿素、可溶性蛋白质和Ｒｕｂｉｓｃｏ含量极低,随着转录过程各组分含是迅速提高,转绿至第３０天,超过野生种２１７７ｓ;Ｒｕｂｉｓｃｏ初台活力与Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶含量呈极显著正相关。Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶基因表达的研究结果表明,突变体的Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶表达     

水稻叶片在自然衰老过程中1,5—二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶的降解

１,５－二磷酸核酮糖羧化酶／加氧酶（Ｒｕｂｉｓｃｏ）是光合碳同化的关键酶,研究其降解机理对合理调控水稻生长后期光合衰退具有重要意义。前人用人为诱导植物衰老的方法,研究了Ｒｕｂｉｓｃｏ的降解机理,认为该酶降解之前,必需发生亚基间的交联聚合和向类囊体膜转移,这样在结构和空间上有利于水解酶的作用。我们用自然衰老叶片进行研究的结果表明：Ｒｕｂｉｓｃｏ在降解过程中其比活基本保持恒定,意味着未发生酶的失活,     

水稻和烟草核酮糖1，5－二磷酸羧化酶／加氧酶大小亚基之间的分子杂交

利用固定化Ｒｕｂｉｓｃｏ大小亚基解离重组技术,进行水稻和烟草Ｒｕｂｉｓｃｏ大小亚基之间的分子杂交,实验表明,无论同源或异源的小亚基重组到固定化的大亚基上去后,其羧化酶活性没有明显的变化,但对加氧酶活性却有明显的影响。当水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ的大亚基同烟草小亚基杂交重组后,其加氧酶活性同固定化水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ相比有明显的增高,因而其羧化／氧化比值下降,并且接近于对照的固定化烟草Ｒｕｂｉｓｃｏ。反之,当烟草Ｒｕｂｉｓｃｏ的大亚基与水稻小亚基杂交重组后,其加氧酶活性同固定化烟草Ｒｕｂｉｓｃｏ相比有明显降低,因而其羧化／氧化比值升高,并接近于对照的固定化水稻Ｒｕｂｉｓｃｏ。由此推测,高等植物Ｒｕｂｉｓｃｏ的小亚基对酶的羧化／氧化比值有一定的影响。     

烟草Rubisco活化酶的纯化及其特性

利用３５％饱和硫酸 分部、ＤＥＡＥＳｅｐｈａｃｅｌ和ＦＰＬＣ＝－ＭｏｎｏＱ柱层析等步骤从烟草叶片Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶,并制备了其性抗体。此法不仅快速,而且比活力高。以往认为菠菜和拟南芥Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶由两种亚基组成。通过快速制备的粗提液分析,发现烟草Ｒｕｂｉｓｃｏ活化酶同一各４２ＫＤ的亚基组成。即使在有多种收白酶抑制的情况下,此亚基仍很易降３９ＫＤ的亚基。ＡＴＰ不仅对酶的活性所必需,而且也有利     

莱茵衣藻突变体与野生型RUBISCO酶动力学参数的比较研究

以莱茵衣藻的Ｒｕｂｉｓｃｏ突变体６９－１２Ｑ＾＋,６８－４ＰＰ＾＋和野生型２１３７＾＋为材料,分析比较了Ｒｕｂｉｓｃｏ粗酶在不同温度,不同ｐＨ条件下的初始活性,２５℃时的总活性,酶的最适温度,最适ｐＨ和粗酶的活化百分数,用Ｋｏｓｔｏｖ和ＭｃＦａｄｄｅｎ的作图法测定了３个品系Ｒｕｂｉｓｃｏ纯化酶在２５℃时的ＣＯ２／Ｏ２特征因子Ω值结果６９－１２Ｑ＾＋的Ω＝１３;６８－４ＰＰ＾＋的为５４;２１３７＾＋     

低温锻炼对水稻幼苗叶片中Rubisco的影响

低温锻炼能提高水稻幼苗的抗冷力,低温锻炼虽不能明显提高Ｒｕｂｉｓｃｏ活性,却提高了冷却条件下Ｒｕｂｉｓｃｏ的稳定性和增强了胁迫后正常生长条件下其活性的恢复能力。分别用火箭免疫电泳分析Ｒｕｂｉｓｃｏ蛋白和ＳＤ－ＳＰＡＧＥ分析大,小亚基量表明：低温锻炼未提高Ｒｕｂｎｉｓｃｏ蛋白的合成能力,但增加了大,小亚基的合成量。     

水稻Rubisco和RCA的日变化及其细胞定位

采用免疫胶体金标记电镜技术对水稻(Oryza satova subsp.indica cv.浙农952)叶片中的Rubisco及其活化酶(RCA)进行细胞器定位和定量,同时用免疫扩散法进行叶片含量分析,研究了这两种酶含量及活力的日变化。结果表明Rubisco主要分布于叶绿体,RCA分布于叶绿体和线粒体中;光合速率(Pn)、Rubisco初始活力和RCA活力与光合日变化密切相关;在光照最强的13时,出现光合“午休”,叶绿体中Rubisco的密度有一定程度降低,而全叶的总Rubisco保持稳定,Rubisco初始活力也有明显的“午休”,这意味着体内Rubisco的活力除受RCA调节外,可能还与叶绿体中Rubisco的分布有关。RCA活力变化与叶绿体中RCA含量变化较为一致,表明RCA在叶绿体中的分布对调节其本身活力和Rubisco活性有重要作用。     

当归叶片光合参数日变化及其与环境因子的关系

在当归根茎膨大期,利用CI-310便携式光合仪,田间活体测定了当归的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)等光合生理生态因子,以及光合有效辐射(PAR)、田间CO2浓度(Ca)、相对湿度(RH)、大气温度(Ta)、叶温(TL)等环境因子的日变化。结果表明,当归Pn日变化曲线为"双峰"型,最高峰出现在10:00左右,次高峰出现在16:00左右,午间有明显的"午休"现象,气孔因素是导致其"午休"的主要原因。Tr、Gs和Ci的日变化曲线均为"双峰"型,最高峰出现在10:00,次高峰出现在17:00。当归叶片净光合速率随环境因子日变化最优逐步多元回归方程为yPn=14.3108 0.0076xPAR-0.5271xTL(R2=0.6601,P<0.05),TL和PAR是对光合速率直接影响最大的生态因子,而Ca、RH和Ta主要是通过TL而间接影响光合速率的变化。     

生态沟渠铜钱草光合日变化的研究

以生态沟渠铜钱草为材料,采用便携式CID-340光合仪对铜钱草成熟叶片净光合速率(Pn)以及胞间CO2浓度(Ci)、光合有效辐射(PAR)、气孔导度(Gs)、气温(Gs)、叶温(Tl))和蒸腾速率(Tr)等影响因子进行测定,以探讨其光合生理生态特性,旨在为修复沟渠湿地提供一定的理论依据。结果表明:(1)铜钱草叶片净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,主峰(19.32μmol.m-2.s-1)出现在15:00左右,次峰(16.21μmol.m-2.s-1)出现在11:00,中午出现光合"午休"现象。(2)用逐步多元回归方法得到净光合速率日变化与主要生理生态因子的回归方程为:Pn=-5.45613+0.006797PAR+0.050099Gs(复相关系数0.868)。逐步回归结果表明Pn受PAR和Gs的影响较大。偏相关分析和通径分析的结果表明PAR、Gs对铜钱草Pn日变化有重要影响,是影响铜钱草Pn的主要因子,影响大小的顺序为:Gs>PAR。     

鱼腥草光合蒸腾特性及影响因素的分析

在自然条件下,对鱼腥草叶片光合蒸腾特性测定结果表明,其净光合速率(Pn)和蒸腾速率(T r)日变化曲线均为“单峰”型,峰值出现在13:00左右.相关分析表明,与鱼腥草Pn和T r有显著或极显著相关关系的环境因子为光量子通量密度(PFD)和相对湿度(RH),生理因子为气孔导度(G s)和叶片温度(T l).环境因子对光合蒸腾的回归分析和通径分析结果表明,PFD和C a是Pn的主要影响因子,而PFD和T a则是T r的主要影响因子.     

影响水稻光合午休的因素分析与响应曲面分析

当光强达到1700μmolphotonm~-2s~-1,叶温超过35℃的晴天中午,水稻可产生明显的午休．通过光合午休过程中各因素与光合速率的相关性分析,采用R～2（决定系数）决定最佳回归分析所建立的复合回归模式,以此数学模型绘制响应曲面图．本文由数学分析,证实了午休过程中光合速率下降的主要限制因子是气孔导度;并分析了光合午休过程中,气孔导度与其它各因素的交互作用对光合速率的影响,揭示午休是在干热条件下,气孔导度减小,胞间CO_2浓度明显降低,光合原料短缺导致的光合速率下降．     

地下水埋深对胡杨叶片光合作用及抗氧化物质积累的影响

以塔里木荒漠生态系统建群种—胡杨（Populus euphratica Oliv.）为试材,研究胡杨光合气体交换参数、抗氧化酶活性及渗透调节物质沿地下水埋深（GWD）梯度的变化规律,探讨胡杨适应干旱荒漠环境的生理生态机制。结果表明：（1）不同GWD条件下胡杨净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）的日变化均呈单峰型,而胞间CO₂摩尔分数（C_i）日变化呈“V”型,P_n与G_s变化同步,峰值均出现在12：00,而T_r峰值滞后P_n、G_s 2 h。不同GWD间P_n峰值差异显著（P<0.05）,T_r、G_s峰值和C_i谷值在GWD为5.5 m极显著降低（P<0.01）。胡杨P_n、T_r、G_s、C_i、水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）均随GWD增加而降低,其中G_s、LUE日均值在GWD为5.5 m显著降低（P＜0.05）,但不同GWD条件下P_n、T_r、C_i、WUE日均值均无显著差异（P＞0.05）;（2）12：00—16：00胡杨P_n下降主要受气孔因素限制,16：00—20：00 P_n下降主要受非气孔因素限制;（3）通过对不同GWD条件下胡杨P_n、T_r与生理生态因子进行相关、偏相关、逐步回归分析发现,G_s是影响胡杨P_n、T_r的主要因子;不同GWD条件下胡杨调控P_n、T_r的因子不同,GWD增加使胡杨P_n与光合有效辐射（PAR）、T_r与G_s之间的相关性增强,表明GWD直接调控胡杨叶片水汽交换（G_s）过程;（4）胡杨叶片丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性和游离脯氨酸（Pro）含量均随GWD增加而增大,而可溶性蛋白质（SP）含量、可溶性糖（SS）含量则降低,表明随GWD增加,胡杨叶片细胞膜透性和光合碳同化受抑增强,胡杨通过提高保护酶活性（POD、SOD）和渗透调节（Pro）能力协同抵御地下水位降低所带来的干旱胁迫,以维持基本正常的生理活动,这是胡杨适应荒漠区干旱生境的生理生态策略。     

Two Rubisco activase isoforms may play different roles in photosynthetic heat acclimation in the rice plant

Studies on some plant species have shown that increasing the growth temperature gradually or pretreating with high temperature can lead to obvious photosynthetic acclimation to high temperature. To test whether this acclimation arises from heat adaptation of ribulose 1,5‐bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco, EC 4.1.1.39) activation mediated by Rubisco activase (RCA), gene expression of RCA large isoform (RCA_L) and RCA small isoform (RCA_S) in rice was determined using a 4‐day heat stress treatment [40/30°C (day/night)] followed by a 3‐day recovery under control conditions [30/22°C (day/night)]. The heat stress significantly induced the expression of RCA_L as determined by both mRNA and protein levels. Correlative analysis indicated that RCA_S protein content was extremely significantly related to Rubisco initial activity and net photosynthetic rate (Pn) under both heat stress and normal conditions. Immunoblot analysis of the Rubisco–RCA complex revealed that the ratio of RCA_L to Rubisco increased markedly in heat‐acclimated rice leaves. Furthermore, transgenic rice plants expressing enhanced amounts of RCA_L exhibited higher thermotolerance in Pn and Rubisco initial activity and grew better at high temperature than wild‐type (WT) plants and transgenic rice plants expressing enhanced amounts of RCA_S. Under normal conditions, the transgenic rice plants expressing enhanced amounts of RCA_S showed higher Pn and produced more biomass than transgenic rice plants expressing enhanced amounts of RCA_L and wild‐type plants. Together, these suggest that the heat‐induced RCA_L may play an important role in photosynthetic acclimation to moderate heat stress in vivo, while RCA_S plays a major role in maintaining Rubisco initial activity under normal conditions.     

不同穗型小麦品种旗叶光合作用日变化的研究

在大田条件下,对多穗型小麦品种豫麦49和大穗型小麦品种周麦13的旗叶净光合速率（Pn)及基影响因素,包括叶温（T1）、光合有效辐射（PAR）、蒸腾速率（Tr)、气孔导度（C）、细胞间隙CO2浓度（Ci)等日变化的测定结果表明,开花期2品种都存在光合“午休”现象,豫麦49Pn日变化呈双峰曲线,峰值出现在10：00和14：00,周麦13Pn日变化为单峰曲线,峰值在10：00。相关分析表明,开花期的温度和光照对豫麦49旗叶光合已造成一定程度的影响,此期的光温条件较有利于周麦13旗叶的光合作用。灌浆中期2品种均表现出一降不起型的严重“午休”现象,在强光、高温下,豫麦49旗叶Pn比周麦13降低明显。     

玉米光合性能的杂种优势

以4个不同光合速率的玉米自交系及组配的2个杂交种为材料, 在吐丝期进行了光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、水分利用效率(WUE)等光合性能指标日变化的测定,以探明玉米杂种优势光合性能的日变化规律.结果表明：光合性能中P_n、T_r和G_s 3项指标均呈明显的单峰曲线变化,峰值出现的时间分别为10:00—12:00、12:00和10:00—12:00,其中G_s、P_n早于T_r;WUE日变化规律与其它光合性能指标相反,呈现“V”趋势,低谷值出现在12:00点左右.P_n、T_r的日变化均与G_s密切相关,说明G_s在P_n、T_r日变化中起着重要的调节作用.对光合性能杂种优势率日变化进行分析表明,杂交种P_n、T_r、G_s具有午后优势现象,而WUE杂种优势率表现为上午高于下午,说明午后的环境条件更有利于杂交种抗性的发挥,为筛选高光效品种提供了一项可参考的指标.     

不同立地条件罗汉果组培苗的光合特性

比较了三种不同立地条件罗汉果组培苗的光合光响应特性以及主要环境因子和光合生理参数的日变化,从光合作用的角度探讨影响罗汉果组培苗生长的关健生态因子。结果显示:罗汉果组培苗的光饱和点和补偿点均随海拔的增高而增大;丘陵的最大净光合速率最高,山地最低。丘陵和山地罗汉果组培苗的净光合速率(Pn)日变化曲线呈"双峰"型,在12:30～13:30时出现轻微的非气孔限制,平地受云层遮挡,无第二峰出现;9:00～15:30时之间的罗汉果组培苗Pn与气孔导度(Gs)正相关,而Pn和Gs均与光量子通量密度(PFD)、叶温(TL)和叶片内外水汽压差(VPD)负相关,并随TL和VPD的增大下降幅度更大。丘陵环境条件最适合罗汉果组培苗的生长,中午前后Pn的下降与此时的强光、高温和低湿度有关,是气孔限制和非气孔限制同时作用的结果。