碳酸酐酶在中肋骨条藻光合作用中的作用

探讨了在正常空气条件下生长的中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的碳酸酐酶(CA)在其光合固碳中的作用.在中肋骨条藻的胞内和胞外均有CA活性,但胞外CA活性很低.CA抑制剂AZ(乙酰唑磺胺)对中肋骨条藻的光合放氧速率没有明显影响,而CA抑制剂EZ(乙氧苯唑胺)对其光合放氧速率有强烈的抑制作用.EZ的抑制作用使细胞最大光合速率、饱和光强和无机碳亲和力下降,无机碳的补偿点和光呼吸提高,使强光下光抑制作用增强.这些结果表明:中肋骨条藻的胞外CA在其光合作用中所起的作用较小,而其胞内CA通过催化胞内碳库中的HCO-3快速转化成CO2,提高胞内CO2的有效供给,从而提高细胞光合固碳能力和对逆境(高O2、强光和低CO2)的适应能力.     

黄花杓兰与菌根真菌共生关系研究

对黄花杓兰(Cypripedlium flavum P.F.Hunt et Summerh.)植株的根进行了一个生长周期的采集和切片观察,发现黄花杓兰具有相应的菌根结构,菌丝的存在状态在各物候期有所不同,可分为5个时期：(1)4月份联通菌丝时期;(2)5月份菌丝团时期Ⅰ;(3)6、7月份无菌丝团时期I;(4)8、9月份菌丝团时期Ⅱ;(5)10月份无菌丝团时期Ⅱ。可以看出,在植株生活转变期,根细胞内出现菌丝团;在植株完成正常的生命过程中,真菌营养是光合营养的补充;真菌菌丝团也作为植物营养的储存器,菌丝团消解释放营养供给植株。在此基础上探讨了菌根真菌与黄花杓兰的共生关系的一个方面：植株通过联通菌丝沟通各个细胞的物质交换,菌根真菌利用植株体内物质完成生命活动,菌丝团消解,使真菌所储藏的营养物转化,为植株所利用。     

转玉米PEPC基因水稻中有限的C4光合微循环及其生理作用

用转PEPC基因水稻(OryzasativaL.subsp.japonicaKitaake)和原种水稻Kitaake为材料,研究了不同基因型水稻叶片中的C4光合微循环及其功能。通过测定与光合C4途径有关的关键酶,如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)、NADP -苹果酸酶(NADP -ME)、NADP -苹果酸脱氢酶(NADP -MDH)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK),说明原种水稻叶片中具有完整的C4光合酶体系;用外源OAA或MA饲喂叶切片或叶绿体后明显增加光合速率,证明原种水稻中具有一个有限的光合C4微循环。将玉米的PEPC基因导入原种水稻后,可大幅度提高光合C4微循环的速率。测定不同基因型的CO2交换速率,看出水稻中C4光合微循环的增强有提高净光合速率(Pn)和降低光呼吸速率/净光合速率(Pr/Pn)比值的作用。叶绿素荧光特性分析表明,C4光合微循环的增强伴随着PSⅡ电子传递效率(Fv/Fm)和光化学猝灭(qP)的增加以及非光化学猝灭(qN)的降低;这些结果为通过基因工程手段提高作物光合效率的遗传育种提供了科学根据。     

转高粱C4型NADP-ME基因水稻植株的光合生理特征

NADP-苹果酸酶(NADP-ME)是C4型植物C4光合途径的一个关键酶。利用RT-PCR结合筛选cDNA文库技术,分离得到了编码高粱(SorghumvulgareL.)C4型NADP-ME的全长cDNA。该cDNA全长为2139bp,其开放可读框为1911bp,共编码636个氨基酸和一个终止密码子(GenBank登陆号为AY274836)。利用农杆菌介导的转化系统将其转入水稻品种“农垦58”。经Southern杂交、Northern杂交和酶活性检测表明,高粱C4型NADP-ME可以在水稻中有效表达,酶活性可被提高1~7倍。对转基因水稻进行光合生理检测表明,转NADP-ME基因水稻CO2交换特征没有明显改变,但是在中午强光条件下光抑制加剧。     

小叶锦鸡儿和狭叶锦鸡儿的光合特性及保护酶系统比较

对锦鸡儿属羽状叶类群的代表植物--小叶锦鸡儿(Carag ana microphylla)和假掌状叶类群的代表植物--狭叶锦鸡儿(Caragana stenophyll a)的光合特性和保护酶系统进行了比较研究.小叶锦鸡儿的光补偿点(217 μmol photo n/(m2·s))、光饱和点(1107μmol photon/(m2·s))、光合最适温度(25.65℃) 均低于狭叶锦鸡儿(光补偿点,342μmol photon/(m2·s);光饱和点,1444μmol phot on/(m2·s);光合最适温度,32.89℃),前者在低温、低光强下表现出更高的光合速率 .小叶锦鸡儿净光合速率表现出随空气相对湿度增大而升高趋势,而狭叶锦鸡儿则在空气相对湿度为80%～90%时,净光合速率达到最大.这说明狭叶锦鸡儿光合系统对强辐射、高温和干旱环境的适应能力大于小叶锦鸡儿,小叶锦鸡儿对低辐射的利用能力高于狭叶锦鸡儿.狭叶锦鸡儿净光合速率和光能利用效率日进程午后高于小叶锦鸡儿,表明狭叶锦鸡儿的保水能力好于小叶锦鸡儿.小叶锦鸡儿LUE日平均值(8.17mmolCO2/mol photon)大于狭叶锦鸡儿(7.08 mmolCO2/mol photon),表明小叶锦鸡儿对低光强环境适应能力强.这些光合特性正好与它们分布区的光、温、湿条件相适应.从光合特性来看,狭叶锦鸡儿比小叶锦鸡儿更适于在光辐射充足、气温较高、降水更少的环境下生长.狭叶锦鸡儿有较高的POD和S OD活性,导致其自由基含量、MDA含量和细胞膜相对透性小于小叶锦鸡儿,这是狭叶锦鸡儿适应其干旱、高温、强辐射环境的重要特性.狭叶锦鸡儿叶细胞游离脯氨酸含量小于小叶锦鸡儿,也说明狭叶锦鸡儿对干旱的适应性强.结果表明(1)锦鸡儿属植物是以光合特性和抗氧化系统的变异来适应它们的光、温、湿环境的.(2)假掌状叶的代表植物--狭叶锦鸡儿比羽状叶的代表植物--小叶锦鸡儿对干旱、高温、强辐射的适应性强.这一研究结果似可以作为羽状叶是原始类群、假掌状叶是较进化类群观点的证据.     

微囊藻毒素对细长聚球藻生长及生理生化特性的影响

采用改良的微囊藻毒素提取、制备方法可获得一定纯度的MC。经HPLC分析 ,MC RR的含量在 95 %以上。用微囊藻毒素处理细长聚球藻 ,发现毒素能显著抑制聚球藻的生长 ,降低聚球藻的可溶性蛋白与可溶性、不可溶碳水化合物含量 ,改变PC/Chl比值 ,抑制光合系统PSⅡ活性 ,进而导致光合作用减弱 ,生化反应减慢 ,从而抑制该藻的细胞分裂 ,使生长受阻     

柚树叶片CO2驯化的光合参数变化

柚树(Citrus grandis)幼树生长在砂和磋石的生长介质,每周供给0.05mmol P(正常P,P)和0．1mmol P(高磷,2P)的营养液．植株分别生长在空气CO2分压(约39Pa)和倍增CO2分压(81±5Pa)下45d,利用CI-301PS(CID,Inc)光合作用测定系统在较高光强(1150μmol·m^-2·s^-1)下测定叶片光合速率并得出的Pn-Pi关系曲线和在较高CO2分压(PCO2,56Pa)下得出Pn-PAR关系曲线计算有关光合参数。结果表明,大气CO2分压下2P植株最大光合速率较P植株高13．3％,倍增CO2分压下,无论P或2P植株最大光合速率较大气CO2分压下相应植株低,但在倍增CO2分压下2P植株较P植株高,且2P植株有较P植株高的表观量子产率和光能利用效率(P<0．05),但并不改变г^*、Rd和Rubisco羧化速率(Vc)和氧速率的比率(P>0．05)在大气CO2分压下2P植株的Vcmax和Jmax较P植株分别高83％和12．5％,在倍增CO2分压下2P植株的Vcmax和Jmax均较P植株高,柚树在高CO2驯化中改变叶N在Rubisco和捕光组分分配系数,但不改变叶N在光合电子传递链的分配系数,结果表明,增加P供给可以促进高CO2分压下光合碳循环中P的周转,提高倍增CO2分压下植株的光合速率,调节柚树叶片的CO2驯化的光合参数。     

转Bt基因棉花杀虫晶体蛋白的表达及光合特性的研究

转Bt基因棉花(GK、ZK)及非Bt基因棉花(CZ)杀虫晶体蛋白表达及光合特性的研究表明,杀虫晶体蛋白在转Bt基因棉花GK与ZK中的表达总量及在各器官中的分配均有所不同．转Bt基因棉花叶片的净光合速率的光响应与常规棉有所不同．转Bt基因棉花GK与ZK叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率的日变化有明显的不同,而胞间二氧化碳浓度、气孔限制值、叶温的日变化趋势则基本一致．胞间二氧化碳浓度的日平均值在两转Bt基因棉花间的差异达显著水平,而其它各指标在不同处理间的差异均未达显著．     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦水热通量的日变化

从SPAC理论出发,建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型．感热通量和潜热通量采用Shuttleworth-Wallace的双层模型计算,并通过冠层阻力的参数化,将光合作用与蒸腾作用耦合起来．用涡度相关方法,观测了感热通量和潜热通量,对模型进行了验证．结果表明,模拟值与观测值比较一致,模型可以很好地模拟感热通量和潜热通量的日变化过程．对模型的敏感性分析发现,冬小麦蒸腾比较敏感的参数有凋萎点、气孔导度参数、叶对红外辐射的反射率和光响应曲线凸度;土壤蒸发只对土壤阻力参数的敏感性较强．本模型对水热通量与环境因子作用过程的理论研究和指导农田的灌溉制度等有一定的意义．     

中国科学院植物研究所光合作用与环境分子生理学重点实验室简介

责任编辑:孙冬花一、实验室概况中国科学院植物研究所光合作用与环境分子生理学重点实验室成立于2001年。由原“光合作用基础研究开放实验室”和“资源植物分子与发育生物学开放实验室”整合而成。实验室主要研究方向是光合作用高效转能的分子机理及蛋白质组学、植物对环境信号应答的功能基因组学和植物次生代谢分子调控与基因工程。重点实验室建立了功能基因组学、蛋白质组学、细胞生物学和生化分析等技术平台,拥有基因芯片工作站、蛋白质谱仪、激光共聚焦显微镜、电子显微镜和高效液相色谱仪等大型设备。现有15个研究组,科研人员80余人,博…