光呼吸途径及其功能

光呼吸是C3植物体内重要的代谢过程,是光合作用研究的热点之一。本文阐述了光呼吸的正常代谢途径及乙醛酸代谢的交替途径,交替途径的功能,及途径中关键酶的生物 学特性。就光呼吸在减轻逆境伤害、减缓叶绿素的降解、驱动卡尔文循环、参与三羧酸循环、氮素代谢、蛋白质积累以及PSⅠ和PSⅡ之间的状态转换等生物学功能进行了综述。     

光呼吸途径及其功能

光呼吸是C3植物体内重要的代谢过程,是光合作用研究的热点之一。本文阐述了光呼吸的正常代谢途径及乙醛酸代谢的交替途径,交替途径的功能,及途径中关键酶的生物学特性。就光呼吸在减轻逆境伤害、减缓叶绿素的降解、驱动卡尔文循环、参与三羧酸循环、氮素代谢、蛋白质积累以及PSI和PSⅡ之间的状态转换等生物学功能进行了综述。     

番木瓜的光合作用途径

番木瓜(Caraca papaya)叶片有低的~(13)C/~(12)C值(δ ~(13)C为-25‰),低的PEP羧化酶活性(12.2单位/毫克蛋白质/分)。乙醇酸氧化酶活性为24～57单位/毫克蛋白质/分,光呼吸为3～5毫克CO_2/平方分米/小时,光呼吸及暗呼吸的比率为1.7～2.5。氧对光合作用有抑制现象。没有发现叶片中的Kranz结构。这些特征加上过去对其光合作用速率、CO_2补偿点,光饱和点及光合作用最适温度的分析结果,表明番木瓜是C_3植物。     

光呼吸突变体研究进展

光呼吸（photorespiration）是绿色植物在光下吸收氧气并释放CO2的过程。C3植物光呼吸可消耗25%光合产物,故合理改良光呼吸可望提高植物的光合效率。筛选与利用光呼吸突变体是研究光呼吸代谢及其功能的最为有效的途径。该文对光呼吸代谢途径、光呼吸突变体的筛选以及研究进展进行综述,以期为深入探讨植物光呼吸的生物学功能及进行植物分子改良提供帮助。     

光合作用光抑制的研究进展

概述了植物光合作用光抑制的研究进展,包括造成光抑制和光氧化的活性氧的产生和作用机理,光抑制的作用部位,以及光保护机制等,着重从三个方面讨论了植物抗光抑制的保护机理：与光系统Ⅱ天线以及叶黄素循环相关的热耗散途径,包括光呼吸、H2O-H2O循环和环式电子传递在内的电子传递途径,以及活性氧清除机制等。     

光合作用光抑制的研究进展

概述了植物光合作用光抑制的研究进展,包括造成光抑制和光氧化的活性氧的产生和作用机理,光抑制的作用部位,以及光保护机制等,着重从三个方面讨论了植物抗光抑制的保护机理：与光系统Ⅱ天线以及叶黄素循环相关的热耗散途径,包括光呼吸、H2O-H2O循环和环式电子传递在内的电子传递途径,以及活性氧清除机制等。     

光合能量代谢对C_3植物光呼吸的调节作用

C_3植物光呼吸与光合作用关系受光合能量代谢状况的调节。在外界无CO_2和照光条件下,贮藏性光合产物经某种转化途径能“回迁”光合与光呼吸碳循环并显著地受到光合能量代谢的影响。在无CO_2或低CO_2浓度、高光强条件下,此碳素“回迁”过程对协调光合能量代谢与光合碳素代谢平衡,可能起重要作用。     

把C_4植物称作“高光效植物”是否妥当?

在本世纪五十年代末至六十年代初发现高等植物的光呼吸现象后不久,又了解到,高等植物对CO_2的固定并非只有卡尔文循环一条途径。根据光合作用碳素同化的最初产物,可把高等植物大体区分为三个类群,即C_3植物、C_4植物和CAM植物。基于C_4植物和C_3植物在饱和光强度下的光合强度,以及CO_2补偿点、光呼吸强度,蒸腾系数、饱和光强度、光合作用最适温度范围等方面的差别,有不少人把C_4植物称为高光效植物,把C_3植物称为低光效植     

光呼吸突变体研究进展

光呼吸(photorespiration)是绿色植物在光下吸收氧气并释放CO₂的过程。C₃植物光呼吸可消耗25%光合产物, 故合理改良光呼吸可望提高植物的光合效率。筛选与利用光呼吸突变体是研究光呼吸代谢及其功能的最为有效的途径。该文对光呼吸代谢途径、光呼吸突变体的筛选以及研究进展进行综述, 以期为深入探讨植物光呼吸的生物学功能及进行植物分子改良提供帮助。     

植物光呼吸及其支路建立的研究进展

植物光呼吸是生物圈中重要的碳代谢途径之一.它以RuBP羧化/加氧酶(Rubisco)的催化加氧反应为起点,在叶绿体中将O2和RuBP转化为2-磷酸乙醇酸(2PG);经光呼吸代谢,一部分碳在线粒体中以CO2的形式释放,造成植物已固定碳的丢失,其余碳骨架则被重新合成3-磷酸甘油酸(3PGA)而进人卡尔文循环.植物光呼吸突变体无法在正常大气中生存,植物通过光呼吸可清除其中问代谢产物的毒害作用,减轻光抑制造成的伤害,同时为氮代谢提供氮源和能量,并利用代谢产生的H2O2在防卫反应中起作用.本文综述了光呼吸构成组分的最新研究进展和光呼吸对植物的重要性,并介绍了一种有效提高植物生物量的方法,即将光呼吸中CO2的释放重新定位于叶绿体中来提高Rubisco的羧化效率,它对提高C3作物的产量有重要应用价值.     

大豆叶片RuBP含量测定及其应用

RuBP(1,5-二磷酸核酮糖)是植物光合碳代谢的重要中间产物。经RuBPCase/Oase的催化,RuBP可与CO_2羧化,行光合碳还原途径(C_3环);也可与O_2作用,行光合碳氧化循环(C_2环)。植物光合器官中RuBP含量可调节和影响光合,光呼吸的强弱,改变Calvin循环的运转状况。因此,测定植物光合器官中的RuBP含量在光合与光呼吸研究中具有重要意义。     

C_3-C_4中间植物

C_3—C_4中间植物是在解剖和生理生化方面(特别是光呼吸)介于C_3和C_4植物之间的一种植物类型。这类植物中一部分接近C_3植物,可将光呼吸放出的CO_2再固定,从而降低光呼吸;另一些则以C_3途径为主,而C_4途径同时起作用,从而降低光呼吸。C_3—C_4中间植物为研究C_4植物的进化和光呼吸如何降低提供了实验系统。     

大豆和玉米光呼吸的控制

本文根据RuDP(1,5-二磷酸核酮糖)羧化酶的动力学特性测定了大豆光合作用和光呼吸的相对速率。在该羧化酶上,CO_2和O2对RuDP进行着争夺。高浓度的CO_2和低浓度的O_2,有利于RuDP羧化为三磷酸甘油酸,因而促进光合作用。低浓度的CO_2和高浓度的O_2则有利于RuDP的加氧反应而成为P-乙醇酸,因而促进光呼吸。在玉米上,PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)羧化酶-苹果酸酶偶起了增加维管束鞘细胞中CO_2浓度的作用。四碳植物的维管束鞘细胞是RuDP羧化酶存在的场所。玉米的RuDP羧化酶对O_2也敏感,所以在维管束鞘内提高CO_2的浓度就能促进光合而减弱光呼吸。由于在800ppmCO_2和21％O_2的标准大气条件下,光呼吸及其相伴随的氧对光合的抑制作用,会明显地抑制大豆的净光合,同时由于迄未证明光呼吸有何重要的生理功能,因而正在试图设法减少或消除大豆和其他三碳植物的光呼吸。     

"卡尔文循环"教学中的几个问题探讨

卡尔文循环（Calvin cycle）或称C-3途径（C-3 photosynthetic carbon reduction cycle,PCR循环）是在高等植物叶绿体基质中发生的碳代谢途径。它是光合作用中同化CO2生成含碳化合物的主要方式,此反应不直接需要光,可在暗中进行,属于光合作用的暗反应过程。在植物生理学的教学中,卡尔文循环是植物光合作用的教学重点。如何把卡尔文循环讲授清楚,值得探讨。本文从师范院校的教学角度出发,就潘瑞炽先生主编的《植物生理学》（第5版）中“卡尔文循环”教学过程中的几个问题作了探讨。     

光呼吸研究进展——Ⅰ.光呼吸和氮代谢的关系与光呼吸的生理功能

光呼吸乙醇酸途径的阐明,使人们对光合碳途径的认识前进了一步。从现知的乙醇酸途径来看,它似乎是一个损耗光合固定的碳素和能量的过程。据推算,在正常的大气条件下(此时 RuDP 羧化酶和加氧酶活性比例为4:1),由乙醇酸途径放出的C0_2占光合固定的 CO_2 14％。实测的结果表明,C_3植物光呼吸放CO_2可达净光合所固定的CO_2的14—75％。因此人们曾设想,若用某些     

C3植物稳定碳同位素组成与盐分的关系

植物在盐生环境中δ13C值的改变可能包含两个成分:一个是盐分对CO2的扩散、传递或光合速率的影响而引起的δ13C值的改变;另一个是光合途径的转换引起的δ13C值的变化,δ13C值的大小与诱导发生CAM或C4代谢的程度有关.植物组织的δ13C值随盐度的变化趋势除了与植物本身固有的耐盐性有关以外,盐度和胁迫时间是影响植物δ13C的重要因素.根据盐生条件下同位素分馏特点可知,盐生植物与非盐生植物的δ13C随盐度的变化趋势有所不同.对非盐生植物而言,在低盐度和短期的盐处理下,随盐度的增加和胁迫时间的延长植物的δ13C值增大,这个阶段限制光合作用的主要因素是气孔导度;但是如果盐度过低,δ13C变化很小,则难以表现出应有的相关性;随着胁迫的加强,当限制光合作用的非气孔因素成为主导因素时,由于光合作用受到强烈抑制(光合结构遭到破坏),δ13C将随之降低.对盐生植物而言,其δ13C与最适盐度有关.最适盐度下,植物的δ13C低于其它盐度条件下的δ13C值.盐生条件下,有些C3植物可能发生光合途径的转换,无论诱导发生的是C4代谢还是CAM代谢,δ13C值均趋于增大.但是,一般情况下,盐处理诱导的光合途径的改变对植物组织整体的δ13C的影响很小.在密闭环境中或郁闭林地,植物和土壤呼吸释放的CO2再次参与光合作用,也会改变植物的δ13C值.为了更加全面地考察植物δ13C与盐度的关系,需要设置较大的盐度范围和进行长期的胁迫处理,才能够获得相对充分的数据,才有利于全面分析植物δ13C值与耐盐性的关系.     

第十三讲 光合碳代谢及其调节

一、前言在光合作用中,二氧化碳的掺入和还原成为碳水化合物是通过一整套的色素、载体和酶的反应来进行的。二十多年前通过~(14)C示踪试验,追踪了光合组织中CO_2的代谢历程,体外酶活性的测定和中间产物促进离体叶绿体CO_2的固定,以及专一标记和掺入动力学的研究等方面获得的资料,充分阐明还原戊糖磷酸途径(又称为光合碳循环或卡尔文循环)的主要特征及其在绿色植物中广泛存在。60年代又相继发现光呼吸和C_4途径进一步证明绿色植物中CO_2同化是多途径的。尽管其中某些细节仍待进一步证明,有些看法还不完全被接受,但总的来说,进展还是比较迅速,基本轮廓已较清楚,与     

光强对4种亚热带森林植物光合电子传递向光呼吸分配的影舷

研究夏季生长于自然光和遮阴降低光强至36%和16%下的4种亚热带自然林植物幼苗的光合特性.除荷树外,黧蒴和林下灌木九节与罗伞在自然光下的光合速率比36%光下低,出现光合驯化(下调)现象.高光强下总的光合电子传递速率JF及其向光呼吸传递的比率JO/JF明显增大.JO/JF在自然光下的叶片中高达0.5～0.6,与提高的Rubisco氧化速率、乙醇酸氧化酶活性和光呼吸速率相一致,表明提高光合电子向光呼吸途径的传递比率是高光高温下森林植物的一种保护性调节机制.     

丙酮酸磷酸双激酶及其基因结构

丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）在植物C4光合途径中催化CO2原初受体磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）的形成。本文介绍PPDK的类型、分布、生理功能、活性调节、基因结构和C4植物的PPDK基因转化C3植物及其与转基因植株光合作用之间关系的研究进展。     

光呼吸

光呼吸(photorespiration)是六十年代在光合碳代谢方面的一个重要发现。它是指植物的绿色部分在光的刺激下,引起氧的消耗与二氧化碳释放的过程。它与暗呼吸(线粒体呼吸)不同,只在光下才能进行,与光合作用的C_3循环关系密切;而暗呼吸在光下和暗中都能进行。现已证明:叶绿体中不含有线粒体中所含的那套呼吸酶,低氧(20％以下)浓度可抑制光呼吸,但不能抑制暗呼吸,这些都是光呼吸和暗呼吸的重要区别。