核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶的光活化

用分光光度法测定了菠菜重组叶绿体中的核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase,E.G.4.1.1.39)活性。酶可被光活化,酶活性随光强度增加而增加,在200Klux下酶活力增加2.9倍。在重组叶绿体中加入硫氧还蛋白,则光还原的硫氧还蛋白能增强酶的光活化作用。改变叶绿体层膜和可溶部分的比例以及使硫氧还蛋白与层膜预温等实验的结果,提供了在叶绿体层膜中存在有部分核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶和硫氧还蛋白的证据。本报告的实验结果指出硫氧还蛋白可能与光系统有联系;光合作用中CO_2的固定不取决于叶绿体中RuBPCase的总量,而决定于活化的RuBPCase的量。     

制备1,5-二磷酸核酮糖的简易方法

核酮糖1,5—二磷酸羧化酶—加氧酶(RuBPCase—Oase)是植物叶绿体中最丰富的蛋白质,它有两种催化功能:在CO_2分压高时,使1,5—二磷酸核酮糖(RuBP)羧化,产生2分子的3—磷酸甘油酸(PGA);而在O_2分压高时,使RuBP加氧,产生1分子PGA和1分子2—磷酸乙醇酸(光呼吸的主要底物),反应如下:     

谷子生长过程中光合特性的变化

谷子是C_4植物,但叶片中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase,E.C.4.1.1.39)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP Case,E.C.4.1.1.31)的活性变化,CO_2补偿点的变化与叶位和叶龄有关。其初生叶和衰老叶并不表现典型的C_4特征,与成熟叶比较,RuBP Case活性和CO_2补偿点都相对较高,而且,也存在着结构上的差别。本实验结果表明所测植物在生长过程中存在着光合特性的变化。     

CO_2浓度对雨生红球藻生理生化指标的影响

为了探讨雨生红球藻对不同CO_2浓度的响应,利用生理生化测定方法比较了两种CO_2浓度对雨生红球藻生长、色素含量、叶绿素荧光参数和两种碳代谢相关酶的影响。结果显示在雨生红球藻的绿色营养阶段,4倍空气CO_2浓度下培养的藻细胞密度是空气CO_2浓度下的3.08倍(第10天),与空气CO_2相比,较高CO_2培养藻的叶绿素和类胡萝卜素含量、胞外碳酸酐酶(CA)活性降低,非光化学淬灭(NPQ)显著升高,最大光能转化效率(Fv/Fm)、实际光化学量子效率(ФPSII)多显著升高,而光化学淬灭(q P)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性无显著差异。在雨生红球藻的红色孢子阶段,4倍空气CO_2培养下的藻细胞密度显著降低,但虾青素含量提高了20.23%(第8天)。以上研究表明可以通过适当提高CO_2浓度来促进雨生红球藻的生长和虾青素的积累。     

双磷酸核酮糖羧化酶和果糖双磷酸酯酶合成的光调节

用红光(650nm)或远红光(740nm)照射后,测定了黄化芥菜子叶中活化状态下核酮糖1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase,E.C.4.1.1,39),果糖1,6-二磷酸酯酶(FBPase,E.C.3.1.3.11)和景天庚酮糖1,6-二磷酸酯酶(SBPase,E.C.3,1.3.37)的酶活性。叶片对光的反应表明存在光敏感期。在光敏感期的红光可使 RuBPCase 和 FBPase 合成,但对 SBPase 的合成没有影响。红光的这种作用可被远红光逆转,所以红光对这两种酶的合成的启动是通过光敏色素而实现的。在超过阈值的光下,酶合成的量与光量子数无关,光敏色素只影响酶合成的启动,但是酶的持续合成还要依赖其它因素。     

阴生植物三七稳态和动态光合特性对氮水平的响应

氮(N)对植物光合作用至关重要。阴生植物在自然生长条件下,接受的是高度动态的光照。然而,探讨N水平对阴生植物动态光照下的光合调控作用的研究相对较少。为了阐明N对阴生植物动态光合作用的调控机制,该研究以典型阴生植物三七(Panax notoginseng)为材料,设置了低氮(LN, 112.5 kg·hm^–2)和高氮(HN,450.0kg·hm^–2)2个N水平,研究动态光和稳态光条件下植株叶片的光合气体交换参数及卡尔文循环酶蛋白的活性和数量。结果表明单位叶面积氮含量(Narea)与光照60s的诱导状态(IS60)负相关,与达到光合作用稳态90%所需的时间(tP90)和达到光合作用稳态100%所需的时间(tP-steady)正相关,表明Narea并不是通过影响核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)的总活性来调控光诱导反应。短时间的低光间隔对Rubisco活性影响不显著,但明显降低了果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)和景天庚酮糖-1,7-二磷酸酶(SBPase)的活性;当高光照光斑突然出现时, Rubisco活性不受影响,但是S...     

亚适温弱光对黄瓜幼苗光合酶活性和基因表达的影响

以‘津优3号’为试材,研究亚适温弱光(18℃/12℃,100 μmol·m-2·s-1)下黄瓜幼苗叶片核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、果糖-1,6-二磷酸酶(FBPase)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)、转酮醇酶(TK) mRNA表达量及活性的变化.结果表明:亚适温弱光处理的单株叶面积和干物质量均明显减小.处理初期,Rubisco大亚基(rbcL)、小亚基(rbcS)、FBPase、GAPDH、FBA及TK的基因表达量大幅度下降,多数酶活性明显减弱(TK变化不明显),光合速率(Pn)快速降低;处理3d后,亚适温弱光处理的rbcL、rbcS基因表达量和Rubisco初始活性持续下降,但下降幅度明显减小,Rubisco总活性及FBPase、GAPDH、FBA和TK基因表达与活性均呈上升趋势,Pn同步回升;处理时间超过6d时,Rubisco和FBPase基因表达与活性趋于平稳,其他酶和Pn呈下降趋势.可见,亚适温弱光下黄瓜光合酶基因表达量和活性的降低是Pn降低的重要原因,光合机构对亚适温弱光的适应与光合酶的活化机制有关.     

古细菌Rubisco的研究进展

1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)是CO2固定的关键酶,决定光合作用的净效率。近年来,研究人员在古细菌中发现了新类型的Rubisco,综述了近年来有关古细菌Rubisco的一些研究进展,包括Rubisco的结构、基因与功能、基本性质、酶的定点突变及其活化等。     

多能硫杆菌RubisCO基因鉴定以及在大肠杆菌中的表达

多能硫杆菌(Thiobacillus versutus)是兼性化能自养细菌,在生理学和分类学上具有重要的地位,也是研究硫杆菌生理、生化、遗传学的理想材料。该菌通过卡尔文循环固定CO_2,其关键酶是1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(简称RubisCO)。我们从多能硫杆菌中分离得到的RubisCO基因片段能够在大肠杆菌细胞中表达,说明自养细菌与异养细菌在基因表达方面是相似的。     

原核生物RubisCO的研究进展

核酮糖-1,5-二磷酸(RuBP)羧化酶/加氧酶(RubisCO)是Calvin循环中的关键酶,也是地球上最丰富的酶,广泛地存在于一些原核生物、真核生物以及高等植物中.对原核生物RubisCO的结构、活化、动力学性质、基因结构表达与调节、基因工程等方面的最新进展作一综述.     

海洋浮游藻类细胞质膜氧化还原活性与细胞外CA活性的关系

海洋浮游藻类除通过吸收和释放分子与离子来改变其环境的化学成分外,还可通过细胞外表面一些酶的作用引起质膜外化学物质变化。在这方面,海洋浮游藻类一个主要的细胞外表面酶-碳酸酐酶(CA),在经胰蛋白酶处理从细胞质膜上释放出来后,仍保留其催化活性。当细胞外表面CA(简称细胞外CA)具活性时,可催化质膜外HCO_3~-与CO_2的相互转化,为Rubisco(磷酸核酮糖羧化酶)提供一稳定的CO_2流量环境,以维持正常的光合作用。     

CO2加富对盐胁迫下黄瓜幼苗叶片光合特性及活性氧代谢的影响

以‘津优35号’黄瓜(Cucumis sativus L.)水培苗为试材,采用裂区设计,主区因素为CO_2浓度处理,设大气CO_2浓度(Symbol{B@400μmol/mol)和CO_2加富[(800±40)μmol/mol]2个CO_2浓度水平,裂区因素为盐胁迫处理,用NaCl模拟盐胁迫,设对照(0 mmol/L NaCl)、盐胁迫(80 mmol/L NaCl)2个盐分水平,研究了CO_2加富对盐胁迫下黄瓜幼苗生长、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明:盐胁迫显著抑制黄瓜幼苗的生长,并降低了叶绿素含量、ETR、Φ_(PSII)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性及净光合速率;盐胁迫增加了丙二醛及活性氧的累积,与此同时也提高了脯氨酸含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性,但降低了过氧化物酶(POD)活性。CO_2加富显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗的株高、茎粗、叶面积及地上部鲜重,降低了叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素及叶绿素(a+b)含量,但显著提高了净光合速率和RuBPCase活性,同时降低了气孔导度及蒸腾速率,并且使其具有较高的表观电子传递速率及PSII实际光化学效率;CO_2加富显著提高了盐胁迫下黄瓜幼苗叶片脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性,丙二醛、过氧化氢含量和超氧阴离子产生速率显著降低。综上所述,CO_2加富可通过提高幼苗叶片净光合速率、脯氨酸含量及抗氧化酶活性,降低蒸腾速率、减少丙二醛含量及活性氧的积累,从而缓解盐胁迫对黄瓜植株造成的伤害。     

烟草叶片发育过程中光合功能衰退与H_2O_2积累的关系

以烟草(NicotianatabacumL.cvNC89)为材料,研究了叶片发育过程中H2O2积累与叶绿体光合功能衰退、抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的关联。结果表明,光合功能衰退过程中,各光合参数均表现为先缓慢后快速的下降趋势,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性下降较电子传递活性下降迅速,H2O2含量与叶绿素含量、光合速率、RuBPCase活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性显著负相关。H2O2的定位染色也证实光合功能衰退与H2O2积累密切相关。APX和GR在光合功能可逆衰退阶段维持较高水平,不可逆衰退阶段下降稍快。烟草叶片光合功能衰退快于AsA-GSH循环运转的下调。     

Rubisco活化机制

Ｒｕｂｉｓｃｏ活化机制廖祥儒,朱新产（西北农业大学,陕西杨陵７１２１００）关键词Ｒｕｂｉｓｃｏ,ＣＯ_２,活化酶,ＣＡＩＰ１,５－二磷酸核酮糖羧化酶／氧合酶（Ｒｕｂｉｓｃｏ）是目前仅知的５种具有双功能催化活性的酶之一。它既能催化１,５－二磷酸核酮糖（?..     

Rubisco的分子生物学

核酮糖1.5一二磷酸羧化酶一氧合酶(Ribulosel,5-bisphosphate carboxylase-oxygenase,E.C.1.1.1.39,缩写为Rubisco)催化核酮糖二磷酸(RuBP)的羧化反应和氧合反应(oxygenation):     

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。     

香蕉rbcS基因启动子的克隆及序列分析

以巴西香蕉为材料,根据已经获得的香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的全长cDNA序列设计1对专一引物,通过PCR扩增得到了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基的基因组全长,序列长811 bp,含有2个内含子。根据其基因组序列设计引物,采用SEFA-PCR方法,以总DNA为模板克隆了香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的启动子序列,长1 681 bp。用PLACE软件分析发现该序列具有启动子的基本元件TATA-box、CAAT-box,包含多个胁迫诱导元件,如光诱导元件、赤霉素、低温诱导元件、昼夜节律调控元件等。该序列的克隆与分析为进一步研究香蕉1,5-二磷酸核酮糖羧化/加氧酶小亚基基因的表达调控奠定了基础。     

陆生植物体内酶系统对UV-B辐射增强的响应

臭氧层减薄导致地表中波紫外线UV-B(280～320 nm)辐射的增强,UV-B辐射能量远高于可见光,且能被植物体内蛋白质和核酸等生物大分子吸收.酶是植物体内起催化作用的一类蛋白质,酶的数量和活性对UV-B辐射增强有强烈的响应.本文将近年来增强UV-B辐射对植物体内酶影响的研究工作进行了综述.主要包括抗氧化酶、核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶、硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶.并就今后该方面的研究提出建议.     

在玉米线粒体基因组内的叶绿体DNA序列

目前,研究家们发现除了在核基因中具有叶绿体DNA片段外,在许多种高等植物的线粒体基因组中也具有叶绿体DNA序列。采用限制性内切酶进行研究发现,在玉米线粒体基因组内至少存在三个重要的叶绿体DNA序列:(i)1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的大亚     

水杨酸和油菜素内酯对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的影响

为了探明外源水杨酸(SA)和2,4-表油菜素内酯(EBR)对低温胁迫下黄瓜幼苗光合作用的调控机理,以‘优博1-5’黄瓜为试材,用1 mmol·L^-1SA和0.1 μmol·L^-1EBR喷施预处理幼苗,每天喷1次,连喷2 d后置于低温下[10 ℃/5 ℃,光强(PFD)80 μmol·m^-2·s^-1]处理.结果表明: 低温胁迫下黄瓜幼苗生长量及净光合速率(P_n)下降;喷施SA和BER显著提高了P_n、光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)、光系统Ⅱ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P),减缓了非光化学猝灭系数(NPQ)增加的幅度,同时核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、景天庚酮糖-1,7-二磷酸酯酶(SBPase)、转酮醇酶(TK)和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶(FBA)活性明显升高.说明SA和EBR可以通过调节光合关键酶的活性,缓解低温对黄瓜幼苗光合作用的影响,增强其对低温的适应性.