三种常绿阔叶树光系统Ⅱ在低温胁迫下的光抑制及恢复

冬季低温胁迫对亚热带常绿阔叶树光合活性的主要影响之一,体现在光合机构的低温光抑制。为了阐明冬季低温胁迫下常绿阔叶树光系统Ⅱ的光抑制程度及光保护机制,该文研究了冬季自然低温胁迫(零下低温冻害和零上低温寒害)对红叶石楠、枇杷和猴樟三种亚热带常绿阔叶树光合机构光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制的影响以及春季气温回暖后的恢复情况。结果表明:冻害和寒害低温胁迫使猴樟的PSⅡ活性显著降低,PSⅡ受到较严重的光抑制,低温胁迫解除后PSⅡ活性未能完全恢复。红叶石楠PSⅡ活性下降程度和光抑制程度最轻,春季PSⅡ活性显著上升,光抑制显著下降。枇杷PSⅡ活性和光抑制程度介于猴樟和红叶石楠之间。低温胁迫下红叶石楠的非光化学猝灭(NPQ)接近常温水平; 枇杷的NPQ略有降低,春季恢复正常; 猴樟NPQ最低,春季低温解除后仍不能完全恢复。此外,三种常绿阔叶树在冬季低温胁迫和春季恢复时期的NPQ与PSⅡ的光抑制程度存在显著的负相关关系。综合以上结果分析表明,冬季低温对红叶石楠PSⅡ影响不大,对枇杷有一定影响但春季气温回暖后可以及时恢复,对猴樟PSⅡ有显著的光抑制且恢复过程较慢,同时NPQ对保护常绿阔叶树PSⅡ免受冬季低温光抑制有重要的贡献。     

光叶眼子菜响应夏季高温的模拟研究

为探讨南四湖优势物种光叶眼子菜在夏季浅水区的衰亡原因, 用25℃、30℃、35℃和40℃的恒温水浴模拟夏季高温处理光叶眼子菜(Co. Potamogeton lucens L.)3h。生化结果显示, 在35℃及以上高温下, 光叶眼子菜的蛋白质含量、可溶性糖含量和叶绿素含量显著下降, 丙二醛含量显著上升, 说明35℃以上高温对光叶眼子菜产生了显著伤害。光叶眼子菜的光合系统对高温更为敏感, 在高温胁迫下标准化的叶绿素荧光动力学曲线上J相和K相显著隆起, 但并未发现明显的L-band。进一步解析叶片的叶绿素荧光动力学参数, 结果显示: 随着处理温度的升高, 反应中心的初始关闭速率(dVG/dt_o, dV/dt_o)变慢, 但到达P相的所需时间(T_fm)变短; 光系统Ⅱ (Photosystem Ⅱ, PSⅡ)的光化学效率(F_v/F_m)减小, 非光化学效率(K_n)、J相相对可变荧光强度(V_j)和热耗散(DI_o/RC、DI_o/CS_o、F_o/F_m)增大; 尽管高温下质体醌周转次数(N)、还原速率(S_m/T_fm)和I相相对可变荧光强度(V_i)变化不显著, 但质体醌库(S_m)明显减小; 单个反应中心光能的吸收(ABS/RC)和捕获效率(TR_o/RC)增加, 电子传递效率(ET_o/RC)却呈下降趋势; 单位激发态面积的光能捕获(TR_o/CS_o)和电子传递效率(ET_o/CS_o)均降低, 反应中心数目(RC/CS_o)显著减少。上述高温胁迫效应导致整个叶片的结构功能指数(SFI_abs)、性能指数(PI_abs)以及光合驱动力(DF)显著降低。高温对光叶眼子菜的伤害主要是导致其光系统II放氧复合体失活、反应中心数目减少和反应中心的光化学效率下降, 进而诱导活性氧的产生, 对细胞造成伤害。因此, 光叶眼子菜属于对高温敏感的水生植物。     

半导体型单壁碳纳米管用于近红外二区(NIR-Ⅱ)深层组织光声成像

传统光声成像外源对比剂的光吸收主要集中在可见光区和传统近红外区(NIR,750～900 nm),开发具有更高光学组织穿透能力的近红外二区(NIR-Ⅱ,1 000～1 700 nm)光吸收外源对比剂对活体深层组织光声成像具有重要意义。本文中,作者选取了光吸收峰在1 000 nm左右的半导体型单壁碳纳米管为近红外二区光学吸收外源对比剂,测试了其在近红外二区激光激发下能够产生较强的光声效应。进一步地,作者通过将该纳米材料包埋在仿体组织的不同深度的位置,获得了仿体组织的深层光声成像,成像深度可达1.5 cm。试验结果表明,具有近红外二区光吸收能力的半导体型单壁碳纳米管在活体深层组织光声成像中有很大的应用潜力。     

基于非线性热扩散效应的亚衍射极限光声二次谐波显微成像技术

本文提出了一种基于非线性热扩散效应的光声二次谐波显微SH-PAM成像技术,用于实现亚衍射极限光声成像。生物组织受到强度调制的高斯激光束辐射时,组织吸收光子形成高斯分布的温度场,由于热扩散系数非线性热效应引起的非线性光声PA效应,从而产生光声二次谐波信号。模拟和试验结果均表明,重建后的光声二次谐波成像的横向分辨率超过了传统光学成像分辨率。本文通过仿体样品验证了该方法的可行性,并且对人表层皮肤细胞进行了成像,以证明其对生物样品的成像能力。该方法扩展了传统光声成像的范围,为超分辨成像开辟了新的可能性,为生物医学成像和材料检测提供了新的方法。     

动物活体内细胞光操控的研究进展

动物活体环境下单细胞的光操控对于研究细胞的结构和功能,细胞与组织之间的相互作用,以及细胞病变机理、血栓形成机制和肿瘤细胞迁移等生物医学问题具有重要意义。2013年,光镊技术首次应用于活体动物内单细胞的捕获和操控,开辟了活体动物内光学操控新领域。本文就该领域涉及的活体操控技术及近来取得的重要研究进展进行概述,简要分析了实现深度组织内细胞操控所遇到的技术瓶颈并讨论了解决方案。     

植物光信号途径重要新调控因子TZP的研究进展

TZP (TANDEM ZINC-FINGER/PLUS3)是近年来鉴定到的一个光信号转导途径新组分, 在光介导的植物生长发育过程中发挥重要调控作用。TZP不仅负调控蓝光信号途径, 参与光敏色素B (phyB)介导的开花调控过程, 还参与调控phyA在体内的蛋白质磷酸化。对TZP生化活性和作用机制的深入研究, 不仅有助于进一步完善光信号调控网络, 也可为设计和培育具有耐密理想株型及高光效作物新品种提供理论依据。该文系统总结了TZP在植物光信号途径中发挥的重要调控作用, 并提出未来TZP功能研究的重要问题。     

光信号转导因子HY5调控拟南芥分枝的功能研究

光是影响植物分枝的重要外在环境因素,但光信号因子HY5（ELONGATED HYPOCOTYL5）是否调控植物分枝目前尚不清楚。创制了HY5转基因超表达植株,并获得商业化T-DNA插入突变体纯合植株。通过比较野生型（WT）、超表达植株（HY5-OE）、突变体（hy5-215）的分枝数目发现,与野生型相比,超表达植株分枝数目显著增加,而突变体分枝数目则显著减少。进一步比较这些遗传材料的拟南芥植株分枝的负调控关键因子BRC1（BRANCHED1）转录本水平差异,发现与野生型相比,超表达植株中BRC1转录本显著下调、突变体中显著上调。研究结果表明,HY5通过抑制拟南芥分枝关键负调控因子BRC1的转录水平,进而促进拟南芥的分枝。研究结果为阐明HY5调控分枝的生物学功能提供了一定的理论依据。     

Phototropins and Their LOV Domains：Versatile Plant Blue-Light Receptors

The phototropins phot1 and phot2 are plant blue-light receptors that mediate phototropism, chloroplast movements, stomatal opening, leaf expansion, the rapid Inhibition of hypocotyl growth in etiolated seedlings, and possibly solar tracking by leaves in those species in which It occurs. The phototroplns are plasma membrane-associated hydrophilic proteins with two chromophore domains （designated LOV1 and LOV2 for their resemblance to domains In other signaling proteins that detect light, oxygen, or voltage） in their Nterminal half and a classic serine/threonlne kinase domain in their C-terminal half. Both chromophore domains bind flavin mononucleotide （FMN） and both undergo light-activated formation of a covalent bond between a nearby cystelne and the C（4a） carbon of the FMN to form the signaling state. LOV2-cystelnyl adduct formation leads to the release downstream of a tightly bound amphlpathlc α-helix, a step required for activation of the klnase function. This cysteinyl adduct then slowly decays over a matter of seconds or minutes to return the photoreceptor chromophore modules to their ground state. Functional LOV2 is required for light-activated phosphorylation and for various blue-light responses mediated by the phototroplns. The function of LOV1 is still unknown, although It may serve to modulate the signal generated by LOV2. The LOV domain Is an ancient chromophore module found In a wide range of otherwise unrelated proteins In fungi and prokaryotes, the latter Including cyanobacterla, eubacterla, and archaea. Further general reviews on the phototropins are those by Celaya and Liscum （2005） and Christie and Briggs （2005）.     

Changes of Photosystem Ⅱ Electron Transport in the ChlorophyⅡ-deficient Oilseed Rape Mutant Studied by ChlorophyⅡ Fluorescence and Thermoluminescence

The photosystem Ⅱ （PSII） complex of photosynthetic membranes comprises a number of chlorophyll-binding proteins that are important to the electron flow. Here we report that the chlorophyll b-deficient mutant has decreased the amount of light-harvesting complexes with an increased amount of some core polypeptldes of PSII, including CP43 and CP47. By means of chlorophyll fluorescence and thermolumlnescence, we found that the ratio of Fv/Fm, qP and electron transport rate in the chlorophyll b-deficient mutant was higher compared to the wild type. In the chlorophyll lPdeflclent mutant, the decay of the primary electron acceptor quinones （QA-） reoxidation was decreased, measured by the fluorescence. Furthermore, the thermoluminescence studies in the chlorophyll bdeficient mutant showed that the B band （S2/S3QB-） decreased slightly and shifted up towards higher temperatures. In the presence of dlchlorophenyl-dlmethylurea, which is inhibited in the electron flow to the second electron acceptor quinines （QB） at the PSll acceptor side, the maximum of the Q band （S2QA-） was decreased slightly and shifted down to lower temperatures, compared to the wild type. Thus, the electron flow within PSll of the chlorophyⅡ b-deficient mutant was down-regulated and characterized by faster oxidation of the primary electron acceptor quinine QA-via forward electron flow and slower reduction of the oxidation S states.     

不同光质对毛脉酸模中蒽醌类成分的影响

通过红色、黄色、绿色、蓝色滤光膜对毛脉酸模进行遮膜处理。采用高效液相色谱法对毛脉酸模根样品中的蒽醌类成分含量进行测定,研究光质对毛脉酸模根次生代谢产物蒽醌类成分的影响。进行了方差分析。二年生黄膜处理中蒽醌类成分含量显著性高于处理组及空白组。一年生空白组及对照组中蒽醌类成分含量显著性高于处理组。结果表明黄膜处理显著提高二年生毛脉酸模中中蒽醌类成分含量。