人工控制条件下9种园林植物叶功能性状对短期NO2污染的响应

叶功能性状能反映植物对环境变化的适应策略,利用开顶式熏气法,对9种常见园林植物进行为期20天的NO₂熏气实验,分析不同NO₂浓度熏气下叶片形态结构指标（单叶干重、单叶面积、比叶面积）、光合生理指标（光合速率、荧光参数）及化学性状指标（叶N含量、叶P含量、N：P比值）的差异,从而探讨以上植物叶性状对NO₂污染的短期响应。结果表明,不同植物叶性状对不同浓度NO₂污染的响应存在显著差异,即不同植物应对NO₂污染的适应策略不同,同种植物在不同浓度NO₂熏气下叶性状指标变化趋势相同,但变化幅度不同,可见同种植物对不同NO₂浓度的响应策略也存在差异;大部分叶性状指标间表现出显著的相关性,但叶N含量与比叶面积间未发现显著相关性,表明叶经济谱性状间权衡机制的稳定性在个体尺度上可能会发生改变。研究结果揭示了不同植物对NO₂污染的适应与响应差异,对预测城市NO₂污染可能带来的植物功能性状的协同进化以及植物生态策略的改变具有重要意义。     

外源H2O2对盐碱胁迫下苹果矮化砧木幼苗生理特性的影响

以2年生苹果矮化砧木M9 T337为试材,采用盆栽试验法,设置浇灌清水(CK)和盐碱胁迫(0.1 mol/L NaCl+NaHCO₃溶液)+ 喷施5种浓度的H₂O₂ ［0(T₁)、0.2 mmol/L(T₂)、0.4 mmol/L(T₃)、0.6 mmol/L(T₄)、0.8 mmol/L(T₅)］ 处理,测定各处理叶片叶绿素含量、光合气体交换参数、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性和细胞膜透性,并利用相关性与主成分分析进行综合评价,以探讨外源过氧化氢(H₂O₂)增强其盐碱耐性的生理机制。结果表明：(1)随着盐碱胁迫(T₁)的时间延长,M9 T337幼苗叶片叶绿素a(Chl a)含量、叶绿素b (Chl b)含量、叶绿素总量(Chl t)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、可溶性蛋白(SP)含量均呈逐渐下降趋势;胞间CO₂浓度(C_i)、可溶性总糖(TSS)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均呈先升后降趋势。(2)与CK相比,盐碱胁迫+外源H₂O₂(T₂- T₅)处理后M9 T337幼苗叶片各指标均呈现不同幅度变化,且存在明显浓度效应,并以T₃(0.4 mmol/L H₂O₂)处理叶片的Chl a、Chl b、Chl t、SP和G_s降幅最小,C_i、REC、MDA升幅最小,TSS、Pro、APX升幅最大。(3)M9 T337幼苗叶片P_n与T_r、G_s、Chl a、Chl b、Chl t、SP、SOD、POD呈显著正相关,与C_i、MDA、CAT、APX、REC呈显著负相关。(4)综合评价表明,各处理对M9 T337幼苗叶片生理特性的效应依次为：CK>T₃>T₄>T₂>T₅>T₁。研究发现,叶面喷施适宜浓度H₂O₂可有效改善盐碱胁迫下M9 T337幼苗光合能力,显著提高抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量,降低细胞膜透性,从而达到缓解盐碱胁迫的作用,并以0.4 mmol/L H₂O₂处理效果最佳。     

修剪节位及修剪时期对四季蜜芒枝条生长及反季节开花的综合效应

五种模型分别运用于紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应曲线的拟合,研究其光合效率参数的变化,探讨紫茉莉光合—光响应及CO₂响应的最适模型。结果表明:(1)紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应改进指数模型拟合R²均为0.999,拟合效果优于非直角双曲线、直角双曲线和直角双曲线修正模型。其饱和光强和最大净光合速率分别为797.299和7.879 μmolCO₂·m^-2·s^-1,饱和CO₂浓度和最大光合能力分别为1 264.447和16.783 μmol CO₂·m^-2·s^-1,均与实测值最接近;(2)五个模型拟合和预测的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE),都是改进指数模型小于其他模型。改进指数模型为紫茉莉光合—光响应及CO₂响应曲线的最佳模型,实验结果可为紫茉莉的生理生态应用研究提供参考。     

改进指数模型对紫茉莉光合-光响应及CO2响应适用性研究

五种模型分别运用于紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应曲线的拟合,研究其光合效率参数的变化,探讨紫茉莉光合—光响应及CO₂响应的最适模型。结果表明:(1)紫茉莉的光合—光响应及CO₂响应改进指数模型拟合R²均为0.999,拟合效果优于非直角双曲线、直角双曲线和直角双曲线修正模型。其饱和光强和最大净光合速率分别为797.299和7.879 μmolCO₂·m^-2·s^-1,饱和CO₂浓度和最大光合能力分别为1 264.447和16.783 μmol CO₂·m^-2·s^-1,均与实测值最接近;(2)五个模型拟合和预测的均方误差(MSE)、平均绝对误差(MAE),都是改进指数模型小于其他模型。改进指数模型为紫茉莉光合—光响应及CO₂响应曲线的最佳模型,实验结果可为紫茉莉的生理生态应用研究提供参考。     

不同CO2浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响

为研究不同CO₂浓度升高和氮肥水平对水稻叶绿素荧光特性的影响,利用由开顶式气室（OTC）组成的CO₂浓度自动调控平台开展田间试验。以粳稻9108为试验材料,CO₂浓度设置CK（对照,环境大气CO₂浓度）、C₁（CO₂浓度比CK增加160 μmol/mol）和C₂（CO₂浓度比CK增加200 μmol/mol）3个水平;氮肥设置低氮（N₁：10 g/m²）、中氮（N₂：20 g/m²）和高氮（N₃：30 g/m²）3个水平。结果表明,在低氮条件下,与CK相比,C₁处理使拔节期的F_o上升4.8%（P=0.031）;C₂处理使拔节期的F_o上升6.3%（P=0.015）,F_v/F_m下降4.8%（P=0.003）,使孕穗期的F_o上升12.7%（P=0.039）,F_v/F_o下降18.2%（P=0.039）。在高氮条件下,与CK相比,C₂处理使灌浆期的F_m、F_v和F_v/F_m分别下降3.6%（P=0.039）、4.9%（P=0.013）和1.3%（P=0.039）。在中氮条件下,与CK相比,C₁和C₂处理的影响不明显。在整个生育期内,CO₂浓度升高与施氮处理交互作用对水稻叶绿素荧光特性的影响未到达显著水平。研究表明,大气CO₂浓度升高使水稻叶片光系统Ⅱ受损,抑制其电子传递能力、电子受体Q_A氧化还原情况、最大光化学效率和潜在活性,通过适量施氮可以有效地缓解其负面效应。     

黄土丘陵区沙棘、油松和刺槐光合生理特性及其环境适应性

植物光合生理特性在一定程度上能够体现其对生境的响应情况。通过测定黄土丘陵区安塞国家生态试验站人工纯林和混交林沙棘（Hippophae rhamnoides）、油松（Pinus tabuliformis）和刺槐（Robinia pseudoacacia）在不同水分条件下的光响应曲线,采用5种光响应模型进行拟合分析,以比较3个树种在不同水分条件下适宜的光响应模型及光合生理参数差异,探讨该地区主要造林树种的光合生理生态适应性。结果表明：（1）湿润时期（9月）纯林和混交林中3个树种叶片净光合速率（P_n）均显著高于干旱时期（7月）（P < 0.05）,且7月,纯林沙棘、纯林刺槐和混交林刺槐出现光饱和、光抑制现象。（2）5种模型对各树种叶片光响应过程拟合效果的优劣顺序为：直角双曲线修正模型（MRH）、指数修正模型（MEM）、非直角双曲线模型（NRH）、指数模型（EM）、直角双曲线模型（RH）。（3）与9月相比,7月各树种叶片光合生理参数值（表观量子效率[φ]、光补偿点[LCP]、光饱和点[LSP]、暗呼吸速率[R_d]、最大净光合速率[P_nmax]）相对较低,表明在干旱时期,各树种光能利用减弱,光合能力也受到限制。（4）与纯林相比,混交林沙棘光合生理参数值整体呈上升趋势,表明混交造林有助于提高其光合潜力、对弱光的利用能力及光照生态幅宽度;油松整体呈下降趋势,表明混交种植可能会降低其光合作用能力;刺槐变化无明显规律,其叶片φ和P_nmax值下降,R_d增加,光照生态幅最宽,表明混交种植可能会增强其对强光的适应性,但会降低其对弱光的利用能力及光合潜力。     

古尔班通古特沙漠白梭梭枝干光合及其影响因素

植物枝干光合（P_g）固定其自身呼吸所释放的CO₂，有效减少植物向大气的CO₂排放量。以古尔班通古特沙漠优势木本植物白梭梭（Haloxylon persicum）为研究对象，利用LI-COR 6400便携式光合仪与特制光合叶室（P-Chamber）相结合，观测白梭梭叶片、不同径级枝干的光响应及光合日变化特征；同时监测环境因子（大气温湿度、光合有效辐射、土壤温度及含水量等）与叶片/枝干性状指标（叶绿素含量、含水量、干物质含量、碳/氮含量等），揭示叶片/枝干光合的主要影响因子；采用破坏性取样，量化个体水平上叶片与枝干的总表面积，阐明枝干光合对植株个体碳平衡的贡献。研究结果显示：（1）白梭梭叶片叶绿素含量是枝干叶绿素含量的12-16倍，各径级枝干叶绿素含量差异不显著；（2）枝干光饱和点低于叶片，枝干不同径级（由粗至细），暗呼吸速率和枝干光合逐渐减小；（3）光合有效辐射、土壤含水量和空气温湿度是影响叶片光合的主要因子，对枝干光合无显著影响；（4）枝干光合可以固定其自身呼吸产生CO₂的73%，最高可达90%，枝干光合固定CO₂约占个体水平固碳量的15.4%。研究结果表明，忽视枝干光合的贡献来预测未来气候变化背景下荒漠生态系统碳过程，可能存在根本性缺陷，并且在估算枝干呼吸时，需要考虑枝干是否存在光合作用，以提高枝干呼吸的准确性。     

干旱及复水条件下外源褪黑素对玉米叶片光合作用的影响

为探究干旱胁迫及复水后外源褪黑素对玉米叶片光合作用的影响和调控机制。以玉米陕单609盆栽苗为试验材料,叶面喷施褪黑素100 μmol/L在重度干旱和复水后分别测定了生物量、净光合速率（P_n）以及光合电子传递速率等指标。结果显示：外源褪黑激素可减轻干旱胁迫引起的生长抑制;外源褪黑激素处理的植株表现出比未处理植株更高的P_n、气孔导度（G_s）以及更低的胞间CO₂浓度（C_i）;外源褪黑素增加了干旱胁迫下OJIP曲线的荧光参数φ_P0、φ_E0、ψ₀以及光合性能指数PI_abs;外源褪黑素也提高了干旱胁迫下叶片PSⅡ和PSI有效量子产量[Y（Ⅱ）,Y（I）];也增加了干旱胁迫下叶片的PSⅡ和PSI电子传递速率（ETRⅡ,ETRI）,但降低了干旱胁迫下叶片PSI受体侧限制[Y（NA）]和供体侧限制[Y（ND）]。表明外源褪黑素对干旱胁迫下光抑制具有一定的缓解作用。复水后,干旱胁迫下褪黑素处理玉米叶片各参数都恢复到对照水平;而干旱胁迫处理玉米叶片各参数复水后不能完全恢复。可见,喷施褪黑素不仅缓解干旱胁迫对玉米PSⅡ和PSI结构和功能的损伤,而且能加速复水后光合机构功能的恢复,促进玉米植株恢复性生长。因此喷施褪黑素加强玉米叶片光合作用适应干旱环境是一种重要的调控方式。     

垂丝海棠应对盐碱复合胁迫的生理响应

盐碱复合胁迫是影响植物生长的主要环境因子。为了探究垂丝海棠（Malus halliana Koehen）响应盐碱复合胁迫的生理特性,利用主成分分析法明确耐盐碱阈值,以2年生垂丝海棠苗为试材,将NaCl与NaHCO₃按1：1的比例混合,通过盆栽浇灌Hogland营养液的方法,模拟5种不同浓度（0、50、100、150、200 mmol/L）盐碱复合胁迫对其光合色素、光合参数、叶绿素荧光参数及渗透调节物质的影响,并对其相关指标进行相关性和主成分分析。结果表明,随着胁迫强度的增大,叶绿素（Chl T）合成受阻,净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、胞间CO₂浓度（C_i）、叶片含水量（WC）下降,最大光化学效率（F_v/F_m）、表观光合电子传递速率（ETR）、PSⅡ实际化学效率（φPSⅡ）、光化学猝灭系数（qP）被抑制;类胡萝卜素（Car）含量、水分利用效率（WUE）、电解质外渗率、非调节性能量耗散（Y（NO））升高;胁迫40 d时,初始荧光（F₀）显著升高,而调节性能量耗散Y（NPQ）、非光化学荧光淬灭系数（qN）急剧降低;脯氨酸、可溶性糖、有机酸显著积累,并在100 mmol/L浓度下达到峰值。植株的P_n与G_s、C_i、ETR、φPSⅡ呈极显著正相关,与T_r、WC、qP、Chl T呈显著正相关,与电导率、脯氨酸、Y（NO）呈显著负相关。因此,盐碱复合胁迫下,垂丝海棠叶片主要通过降低G_s、C_i、T_r、WC,提高WUE、大量积累渗透调节物质、启动热耗散机制来保持光合系统伤害与修复的动态平衡。根据主成分分析法,浓度100 mmol/L为耐盐碱阈值,同时G_s、C_i、T_r、Chl T、ETR、φPSⅡ、Y（NO）、WC、qP、电解质渗透率、脯氨酸可作为评价垂丝海棠耐盐碱能力的有效指标。     

干旱胁迫对2种光合类型C4荒漠植物叶片光合特征酶和抗氧化酶活性的影响

以荒漠C₄草本植物蔷薇猪毛菜(NADP苹果酸酶型,NADP-ME）和粗枝猪毛菜（NAD苹果酸酶型,NAD-ME）为研究对象,采用盆栽控水试验设置正常供水和轻度、中度、重度干旱处理（土壤含水量分别为田间持水量80%、60%、45%和35%）,通过测定不同程度干旱胁迫下叶片含水量、C₄光合特征酶和抗氧化酶活性等指标,探讨不同类型C₄荒漠植物光合特征酶和抗氧化系统对干旱逆境的适应机制。结果显示：（1）2种植物叶片含水量均随干旱胁迫的加剧不同程度降低。（2）叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）活性在中度干旱胁迫下显著增加而在重度干旱胁迫下急剧下降;蔷薇猪毛菜NAD-ME活性和粗枝猪毛菜NADP-ME活性都很低,且它们基本不受干旱胁迫的影响;随干旱胁迫的加剧,蔷薇猪毛菜NADP-ME活性呈下降趋势,而粗枝猪毛菜NAD-ME活性先显著增加而在重度干旱胁迫下显著降低。（3）随着干旱胁迫的加剧,叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性呈下降趋势,过氧化物酶（POD）活性在不同程度干旱胁迫下均有不同程度增加;过氧化氢酶（CAT）活性在中度干旱胁迫下均有不同程度的增加,但在重度干旱胁迫下蔷薇猪毛菜CAT活性降低,而粗枝猪毛菜CAT活性显著增加;丙二醛（MDA）含量随干旱胁迫的加剧均有不同程度的增加。研究认为,一定程度干旱胁迫下,2种荒漠植物的PEPC活性均有增加;不同光合类型C₄植物叶片脱羧酶（NADP-ME和NAD-ME）对干旱胁迫的响应有明显的差异。POD和CAT是这两种C₄植物适应干旱胁迫的主要抗氧化酶,但蔷薇猪毛菜CAT在重度干旱胁迫下没有起到积极保护作用。     

黄花棘豆脱水素OoY_2K_4的鉴定及表达分析

该研究以黄花棘豆cDNA为模板,采用同源克隆法,从黄花棘豆转录组数据库中克隆获得1个响应逆境胁迫的胚胎发育晚期丰富蛋白基因,命名为OoY_2K_4;OoY_2K_4基因ORF为786bp,编码261个氨基酸,含有2个保守的Y片段和4个K片段,为典型的Y_2K_4类脱水蛋白亚家族成员;OoY_2K_4蛋白不具有跨膜结构域,不存在信号肽,亲水性极强,含有1个糖基化位点和17个磷酸化位点;亚细胞定位显示,OoY_2K_4蛋白定位于细胞质中。多序列比对发现,OoY_2K_4蛋白与其他物种第二组LEA蛋白(脱水素)序列高度保守;进化树分析显示,该序列与三叶草、蒺藜苜蓿和紫花苜蓿相似度最高,亲缘关系最近。采用qRT-PCR对OoY_2K_4基因在干旱、高盐、低温以及脱落酸、乙烯、赤霉素处理下的表达分析显示,干旱和高盐胁迫可显著诱导OoY_2K_4基因表达,而低温胁迫下基本无变化;激素处理均可诱导OoY_2K_4基因高效表达,其中脱落酸诱导下OoY_2K_4基因表达最显著。研究推测,OoY_2K_4基因可能通过依赖ABA的信号途径参与黄花棘豆对干旱和高盐逆境胁迫的应答反应。     

Na_2SeO_4对蛹虫草子实体生长的影响

蛹虫草是一种药食两用真菌,具有与冬虫夏草相似的功能,且富硒能力较强。本研究通过大量的人工栽培试验,旨在探究不同浓度Na_2SeO_4对新疆本地蛹虫草子实体生长的影响。试验表明,质量浓度为20 mg/L的Na_2SeO_4对蛹虫草的生长不产生显著影响,但蛹虫草各项生物学指标均随着培养基中外源Na_2SeO_4浓度的增加而呈下降趋势,说明随着外源Na_2SeO_4浓度的增加会对蛹虫草的生长产生抑制效应,当外源Na_2SeO_4质量浓度达到200 mg/L时,生产的蛹虫草已不具备商品价值。由此可见,20 mg/L的质量浓度是以Na_2SeO_4为硒源进行蛹虫草富硒研究的安全浓度。该研究为富硒产品开发寻找新的硒源开辟了新思路,为新疆地区进一步大规模栽培富硒蛹虫草提供一定的参考,但是对以Na_2SeO_4为硒源的最佳富硒浓度还有待于进一步研究。     

曼地亚红豆杉对甲醛胁迫的生理响应

以一年生曼地亚红豆杉(Taxus media cv.hicksii)扦插苗为材料,采用密闭箱静态熏气法,研究不同甲醛（CH₂O）浓度(0、5、10、20和40 mg·m^-3)和熏气时间（1、3、5、7 d）对曼地亚红豆杉的生理响应。结果显示:（1）在5~20 mg·m^-3CH₂O浓度下,曼地亚红豆杉叶片均无受害症状,在40 mg·m^-3CH₂O熏气1 d时,叶片开始出现受害症状,并随时间的延长逐渐加重;（2）随着CH₂O浓度的增加和熏气时间的延长,叶片MDA、Pro含量和相对电导率皆呈增加趋势,SS含量表现为先升后降,但仍显著高于对照;（3）在5 mg·m^-3CH₂O处理下,叶片SOD、CAT、PPO和GR作为第一道防线共同作用以清除过多的活性氧,其中PPO最为敏感;在10、20 mg·m^-3CH₂O处理下,SOD、POD、CAT、PPO、APX和GR共同作用加快对活性氧的清理;在40 mg·m^-3CH₂O浓度下,各酶的活性均受到抑制,其中APX、PPO和GR活性显著低于对照,而SOD、POD和CAT活性仍显著高于对照。研究表明,在中低CH₂O浓度（5~20 mg·m^-3）处理下,曼地亚红豆杉主要通过合成渗透调节物质和活性氧自由基的酶促清除机制共同作用来适应逆境,在40 mg·m^-3CH₂O浓度下,APX、PPO、GR活性受到显著抑制,细胞膜过氧化程度加剧,植物叶片受到伤害;在CH₂O浓度低于20 mg·m^-3时,曼地亚红豆杉通过自身的应激保护系统来维持正常的生理活动,表现出较强的CH₂O耐受性。     

Phospholipid dependence of membrane-bound phospholipase A2 in ras-transformed NIH 3T3 fibroblasts

Although the activation of phospholipase A₂ (PLA₂) in ras-transformed cells has been well documented, the mechanisms underlying this activation are poorly understood. In this study we tried to elucidate whether the membrane phospholipid composition and physical state influence the activity of membrane-associated PLA₂ in ras-transformed fibroblasts. For this purpose membranes from non-transfected and ras-transfected NIH 3T3 fibroblasts were enriched with different phospholipids by the aid of partially purified lipid transfer protein. The results showed that of all tested phospholipids only phosphatidylcholine (PC) increased PLA₂ activity in the control cells, whereas in their transformed counterparts both PC and phosphatidic acid (PA) induced such effect. Further we investigated whether the activatory effect was due only to the polar head of these phospholipids, or if it was also related to their acyl chain composition. The results demonstrated that the arachidonic acid-containing PC and PA molecules induced a more pronounced increase of membrane-associated PLA₂ activity in ras-transformed cells compared to the corresponding palmitatestearate- or oleate- containing molecular species. However, we did not observe any specific effect of the phospholipid fatty acid composition in non-transformed NIH 3T3 fibroblasts. In ras-transformed cells incubated with increasing concentrations of arachidonic acid, PLA₂ activity was altered in parallel with the changes of the cellular content of this fatty acid. The role of phosphatidic and arachidonic acids as specific activators of PLA₂ in ras-transformed cells is discussed with respect to their possible role in the signal transduction pathways as well as in the processes of malignant transformation of cells.     

松叶猪毛菜NADP-苹果酸酶基因家族及启动子克隆分析北大核心CSCD

NADP-苹果酸酶(NADP-ME)是C_(4)植物的关键光合酶,在生物和非生物胁迫中发挥了重要的作用。为了进一步研究该酶编码基因的功能,该研究以典型荒漠C_(3)-C_(4)中间型植物松叶猪毛菜为研究对象,在克隆得到NADP-ME家族基因序列的基础上,研究其表达部位及在非生物胁迫下的表达模式,并克隆其启动子序列分析响应非生物胁迫的元件差异。结果表明:(1)成功获得松叶猪毛菜3个NADP-MEs,命名为SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4,CDS序列长度分别为1755、1758和1941 bp。(2)SaNADP-ME1主要在根中表达,SaNADP-ME2和SaNADP-ME4主要在叶中表达;在ABA、NaCl、NAHCO_(3)和PEG_(6000)胁迫下松叶猪毛菜幼苗中3个NADP-MEs均可被诱导表达,且SaNADP-ME2和SaNADP-ME4的响应表达模式相似。(3)成功克隆得到SaNADP-ME1、SaNADP-ME2和SaNADP-ME4启动子区域2351、1655和2887 bp。生物信息学分析发现它们都含有基本启动子元件以及响应外界刺激的元件。     

A novel phospholipase A2/esterase from hyperthermophilic archaeon Aeropyrum pernix K1

An open reading frame of the hyperthermophilic archaeon Aeropyrum pernix K1 APE2325, which composed of 474 bases, was cloned and expressed in Escherichia coli BL21 (DE3) Codon Plus-RIL. The recombinant protein was purified by Ni-chelation affinity chromatography. It showed a single band with a molecular mass of 18kDa in SDS-PAGE. The purified enzyme exhibited both phospholipase A(2) and esterase activities with the optimal catalytic temperature at 90 degrees C. The enzyme activity was Ca(2+)-independent. Kinetic analysis revealed its Km, k cat, and Vm for the p-nitrophenyl propionate substrate were 103microM, 39s(-1), and 249micromol/min/mg, respectively. The recombinant protein was thermostable and its half-life at 100 degrees C was about 1h.     

Nuclear genes required for post-translational steps in the biogenesis of the chloroplast cytochrome b6f complex in maize

Nuclear genes essential for the biogenesis of the chloroplast cytochrome b ₆ f complex were identified by mutations that cause the specific loss of the complex. We describe four transposon-induced maize mutants that lack cytochrome b ₆ f proteins but contain normal levels of other photosynthetic complexes. The four mutations define two nuclear genes. To identify the step at which each mutation blocks protein accumulation, mRNAs encoding each subunit were examined by Northern hybridization analysis and the rates of subunit synthesis were examined in pulse-labeling experiments. In each mutant the mRNAs encoding the known subunits of the complex were normal in size and abundance and the major subunits were synthesized at normal rates. Thus, these mutations block the biogenesis of the cytochrome b ₆ f complex at a post-translational step. The two nuclear genes identified by these mutations may encode previously unknown subunits, be involved in prosthetic group synthesis or attachment, or facilitate assembly of the complex. These mutations were also used to provide evidence for the authenticity of a proposed fifth subunit of the complex and to demonstrate a role for the cytochrome b ₆ f complex in protecting photosystem 11 from light-induced degradation.     

微嗜酸寡养单胞菌中磷酸吡哆胺氧化酶基因pnpox生物学功能研究北大核心

【目的】研究微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidaminiphila)CW117中磷酸吡哆胺氧化酶基因pnpox(phosphopyridoxamine oxidase,pnpox)在维生素B6(VB6)合成中的贡献及对黄曲霉毒素B1(aflatoxin B1,AFB1)的降解活性。【方法】采用基因插入突变方式,对菌株CW117中磷酸吡哆胺氧化酶基因pnpox进行突变,得到突变菌株。通过高效液相色谱法(high performance liquid chromatography,HPLC)检测突变株对AFB1的降解活性,以及突变株中吡哆醇和吡哆醛的合成情况,确定基因pnpox在寡养单胞菌体内VB6合成中的贡献和黄曲霉毒素降解代谢作用。【结果】成功构建了磷酸吡哆胺氧化酶基因突变子pnpox::pK19mobΩ2HMB,突变子吡哆醛的合成量较野生型菌株显著减少,吡哆醇合成量与野生型菌株无显著性差异;同时,突变子与野生型株CW117对AFB1的降解活性未发现显著性差异。【结论】菌株CW117中磷酸吡哆胺氧化酶在吡哆醛合成的过程中起着重要作用,该基因突变会导致VB6的严重缺乏,影响寡养单胞菌正常生长,但该基因对CW117降解黄曲霉毒素无显著性贡献。     

Involvement of plastoquinone bound within the isolated cytochrome b6-f complex from chloroplasts in oxidant-induced reduction of cytochrome b6

(1) Oxidant-induced reduction of cytochrome b₆ is completely dependent on a reduced component within the isolated cytochrome b₆-f complex. This component can be reduced by dithionite or by NADH/N-methylphenazonium methosulfate. It is a 2H⁺/2e⁻ carrier with a midpoint potential of 100 mV at pH 7.0, which is very similar to the midpoint potential of the plastoquinone pool in chloroplasts. (2) Oxidant-induced reduction of cytochrome b₆ is stimulated by plastoquinol-1 as well as by plastoquinol-9. The midpoint potential of the transient reduction of cytochrome b₆, however, was not shifted by added plastoquinol. (3) Quinone analysis of the purified cytochrome b₆-f complex revealed about one plastoquinone per cytochrome f. The endogenous quinone is heterogeneous, a form more polar than plastoquinone-A, probably plastoquinone-C, dominating, This is different from the thylakoid membrane where plastoquinone-A is the main quinone. (4) The endogenous quinone can be extracted from the lyophilized cytochrome b₆-f complex by acetone, but not by hydrocarbon solvents. Oxidant-induced reduction of cytochrome b₆ was observed in the lyophilized and hexane-extracted complex, but was lost in the acetone-extracted complex. Reconstitution was achieved either with plastoquinol-1 or plastoquinol-9, suggesting that a plastoquinol molecule is involved in oxidant-induced reduction of cytochrome b₆.