第十四讲 光合碳代谢及其调节(续)

(V)光的调节作用在前面已分别就还原戊糖磷酸途径中各个关键酶的调节特性和途径中各个反应的调节情况作了介绍,在结束本节之前,我们再总的来看一下光的影响。CO_2的同化虽然有时被称作暗反应,但这只是在某种意义上是如此,实际上在绿色组织中,光合CO_2同化是在照光下进行的。光是影响CO_2同化最重     

EM复合菌对新疆色素辣椒生长及根际细菌群落的影响

【背景】Effective microorganisms （EM）复合菌在我国农业种植上的应用越来越广泛,但对色素辣椒的促生作用与根际细菌群落结构的影响未见报道。【目的】评估EM复合菌对新疆色素辣椒的促生长作用,并分析其对色素辣椒根际细菌群落组成的影响。【方法】通过随水灌溉方式将EM复合菌接种到色素辣椒根部,在收获期测定辣椒生长指标、土壤养分和酶活活性,明确EM复合菌对辣椒生长和土壤质量的影响;利用16S rRNA基因高通量测序技术测定EM复合菌对辣椒根系细菌群落组成和结构的影响。【结果】与对照组相比,EM复合菌的施用使辣椒株高、鲜重、单个果重和单株结果数分别提高23.89%、85.41%、42.31%和46.04%;土壤中碱解氮和速效磷含量分别提高5.83%和13.39%,土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化物酶的活性分别提高11.47%、9.42%和21.43%;施用EM复合菌显著改变辣椒根际微生物群落的α多样性和β多样性,提高有益菌群变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度,其中变形菌门黄单胞菌科（Xanthomonadaceae）的相对丰度增加119.32%;在属的水平上,施用EM复合菌显著增加了藤黄色杆菌属（Luteitalea）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、鞘脂单胞菌属（Sphingobacterium）和盐单胞菌属（Halomonas）的相对丰度,尤其是藤黄单胞菌属的丰度提高244.17%,同时显著降低黄杆菌属（Flavobacterium）的相对丰度。此外,与土壤理化指标呈正相关的微生物菌群相对丰度也显著升高。【结论】EM复合菌能够通过提高土壤营养成分与酶活活性,调控根系微生物群落结构,富集大量在盐碱地生存能力较强的有益菌群,进而起到促进色素辣椒生长的功效。     

马齿苋叶片PEP羧化酶的分子特性

马齿苋叶片PEPCase由四个相同的亚基组成,亚基分子量为83kD。远紫外CD光谱分析表明,此酶含有36.6％α—螺旋结构。马齿苋叶片PEPCase可被G6P激活,但不能被Gly、Ser激活。G6P可防止酶的尿素变性和枯草杆菌蛋白酶的作用。这种保护效应与G6P诱导的酶构象变化有关。 从酶对低温、高温及尿素的反应来看,马齿苋叶片PEPCase的稳定性高于高粱叶片PEP—Case,两者的免疫特性和电泳特性亦不同。     

温度、pH及效应剂对高粱PEP羧化酶活性的协同作用

纯化的高粱PEP羧化酶活性随pH升高(pH6.6～8.0)而增大。在G6P和Mal存在下,酶活性仍有随pH升高而增大的趋势,但G6P对酶的激活百分率和Mal的抑制百分率随pH升高而降低。高粱PEP羧化酶活性的最适温度高于40℃、酶的催化效率(V_(max)/K_m)随温度升高而增大。高温下,反应激活能降低,Mal对酶活性抑制百分率亦随温度升高而下降,I_(0.5)值增大,Mal增大K_m(PEP)的效应变小。     

色氨酸残基在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶催化功能中的作用

在pH7.5条件下,用NBS对PEP羧化酶中色氨酸残基进行共价修饰表明,PEP羧化酶中48个色氨酸残基均能被NBS修饰。用邹承鲁图解法求得,其中4个残基为酶表现催化活性所必需的。 PEP羧化酶的变构效应剂G6P、Gly及Mal分别与酶预保温后,再经NBS修饰,前两种处理中,同样浓度的NBS所用修饰的色氨酸残基数和处理后的残存酶活与对照相比有很大的差异,而用Mal处理的,两者与对照相差无几。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的可逆胍变性

纯化的高梁叶片磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEP羧化酶)经不同浓度的盐酸胍处理变性失活后,在试验的蛋白浓度范围内,它的失活时间进程的动力学分析表明为一级反应。0.4 M盐酸胍处理25分钟后(O℃),酶的催化活性完全丧失,酶蛋白的远紫外圆二色性光谱、内源荧光光谱及免疫特异性等测定均表明酶的结构发生了深刻变化。甘油及PEP羧化酶的变构效应剂G6P和甘氨酸对酶在盐酸胍溶液中的变性作用有一定的保护效果。变性酶用复性缓冲液稀释20倍后,在最佳条件下,再经30分钟保温,酶的催化活性能恢复70％以上。G6P和甘氨酸能促进变性酶的复性,甘油亦有明显效果。随着酶活性的恢复,它的远紫外圆二色性、内源荧光及免疫特异性也随之恢复,变性酶的复性速率在常温下(25℃)比在低温下(0℃)要快得多。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅱ.高粱叶片PEP羧化酶的代谢物调节特性和油酸抑制效应

本文报导高粱叶片的PEP羧化酶与一些代谢物相互作用的动力学特性。MgCl_2对不同PEP羧化酶同工酶表现程度不同的负协同性,Hill系数分别为0`86(PC Ⅰ)和0.47(PCⅡ)。PEP的饱和曲线呈S型。Hill系数为2.4,表现为正协同性。在不同浓度的G6P存在下,曲线的S型特性消失,Hill系数下降至1。而在不同浓度甘氨酸存在下负协同程度逐步增强,Hill系数为0.72。测定不同浓度G6P对酶活化程度的影响结果表明高浓度G6P(10 mM以上)活化程度反而下降,同时加入低浓度的甘氨酸(0.1～5 mM)能减缓高浓度G6P活化作用下降的程度。上述结果表明Mg~( )和PEP不仅作为底物或辅因子参与反应而且以同位协同的方式调节酶构象的变化,G6P和gly活化酶的作用类型是不同的。低浓度油酸(5～50 μM)对酶有强烈的抑制效应。高浓度Mg~( )不能解除其对酶的抑制。不同材料的酶对油酸反应不同。使高梁叶片PC Ⅰ活性完全抑制的油酸浓度(100 μM),对PCⅡ和小麦的PEP羧化酶活性几乎没有多大影响,表明油酸对高梁光合型PEP羧化酶的选择性抑制与Mg~( )的螯合作用无关。酶先后与Mg~( )或油酸预保温试验结果表明油酸可能作用于Mg~( )在酶蛋白上的调节位置。     

光合碳代谢研究的展望

自50年代Calvin循环发现以来,经历厂长期考验,迄今仍公认它是植物光合碳代谢中的基本或中心的途径。60年代和70年代相继发现和完成的C1循环,CAM途径和光呼吸途径则可以说是对Calvin循环的一种补充。Calvin循环中产生的糖磷酯经过一系列酶反应最终产生淀粉（在叶绿体内）或蔗糖（在细胞质中）现在这些代谢途径已研究得比较详尽。70年代乃至80年代则着重于对代谢途径调节控制的研究。从最近几年光合碳代谢的研究状况来盾,有如下几方面将得到进一步重视和加强。1代谢途径中关键酶的研究将继续深入现在普遍认为R0biSCO是植物光合作用中…     

高等植物中焦磷酸：果糖—6—磷酸 1—磷酸转移酶

总结近年来PFP的结构和功能相互关系的研究,从激活剂、酶型转化和酶蛋白的表达等方面探讨该酶活性的调控,简要地论述了PFP在高等植物中的生理功能。     

光/暗对玉米叶片果糖-6-磷酸激酶-2和果糖-2,6-二磷酸酯酶活力的影响

比较了照光和黑暗条件下玉米叶片果糖—6—磷酸激酶—2(PFK-2)和果糖—2,6—二磷酸酯酶(FBPase-2)的活力变化。当玉米植株从暗中转入光下后,其叶片PFK—2的活力随光照时间的延长而逐渐降低,而FBPase-2活力变化不明显;从光下转入暗后叶片PFK-2活力明显上升,FBPase-2活力仍无明显变化;其PFK-2/FBPase-2比值在光处理时下降,暗处理时上升。同时叶片中果糖—2,6—二磷酸的含量与PFK-2/FBPase-2活力比值的变化趋势一致。连续光照 20 h,PFK-2活力持续下降,表明PFK-2的光钝化现象与玉米植株的昼夜节律变化无关。