铜处理对菠菜幼苗矿质营养吸收和细胞超微结构的影响

土壤重金属积累严重影响植物生长和生态系统平衡,探寻植物对重金属的耐性机理尤为重要.菠菜可能具有一定的耐铜性,但Cu对其矿质元素吸收、细胞超微结构等方面的耐性机理尚不明确.本研究以菠菜幼苗为研究对象,通过盆栽试验,探究不同浓度铜处理对菠菜幼苗生长、矿质元素吸收、叶片细胞超微结构等指标的影响.结果表明: 100 mg·L^-1 CuSO₄处理浓度时,菠菜幼苗根Cu²⁺积累量小于地上部,其根系生长量增加,地上部生长量稍有下降,继续增加铜处理浓度,植物体各器官生长参数均呈下降趋势.低浓度铜处理时(<400 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N、K、Ca、Mg、Fe含量增加,P含量减少;根N、P、K含量减少,Ca、Mg、Fe含量增加;叶片细胞内各细胞器清晰可见,基粒片层排列仍较为整齐,叶绿体内外膜完整.高浓度铜处理时(>600 mg·L^-1 CuSO₄),菠菜幼苗叶N含量增加,P、K、Ca、Mg、Fe含量减少;根N、P、K、Ca、Mg、Fe含量均减少;叶片细胞内叶绿体变圆,叶绿体膜变薄,基质、基粒片层变少,层堆积高度下降,细胞核解体,液泡、细胞壁中有黑色小点分布,可能是大量Cu²⁺聚集导致细胞内膨压增大所致.低浓度铜处理并未对菠菜幼苗的生长生理特性产生明显的负面影响,而高浓度铜处理并未终止菠菜幼苗的生长.说明菠菜幼苗具有一定的耐铜性.     

菠菜叶片乙醇酸氧化酶的氧化甘油酸活性

首先从菠菜叶片中纯化了乙醇酸氧化酶（GO）。通过鉴定反应中氧的消耗以及反应产物H2O2的生成,证实菠菜GO具有氧化光呼吸途径中间代谢物甘油酸的活性。该氧化活性依赖于辅因子FMN和FAD,而不依赖核黄素和光黄素;其最适反应pH值为8．0,Km（甘油酸）值为7．14mmol／L,kcat值为1．04s^-1,活化能为17．29kJ／mol;草酸和丙酮酸对该氧化活性有明显的抑制作用,其中前者为典型的竞争性抑制。进一步通过两底物竞争作图表明：菠菜叶片GO氧化甘油酸反应和氧化乙醇酸反应为同一活性中心所催化。     

水菠菜叶乙醇提取物对MG-63骨质疏松相关基因表达的影响

为探讨水菠菜叶乙醇提取物与抗骨质疏松作用的关系及其作用机制,用水菠菜叶乙醇提取物处理人成骨样细胞MG-63 48 h后,提取水菠菜叶乙醇提取处理组和对照组细胞的总RNA,将两组RNA纯化为mRNA,逆转录成cDNA,用Cy3和Cy5两种不同的荧光染料进行线性扩增标记,然后与骨质疏松相关基因表达谱芯片杂交,扫描后对获得的数据用LuxScan 3.0软件分析.研究发现经水菠菜叶乙醇提取物诱导后MG-63细胞的244个骨质疏松相关基因中,有c-Fos、JNK、ODF、c-src、OSCAR、RANKL、Samd4、Samd6、Samd7 9个基因表达明显上调,LRP5、Dkk1、TGFB、OPG 4个基因明显下调.结果表明水菠菜叶乙醇提取物能改变骨质疏松相关基因的表达,抗骨质疏松作用机制可能与Wnt/β-catenin蛋白信号传导途径和骨保护素/核因子受体激活信号传导途径有关,与雌激素内分泌途径无关.     

菠菜CBF转录因子基因片段的克隆及序列分析

根据拟南芥CBF基因序列的保守区设计合成一对特异引物,以菠菜基因组DNA为模板,采用PCR扩增的方法扩出一条DNA特异片段并克隆到pMD18-T载体中。用PCR法和酶切分析法对克隆片段进行鉴定并进一步进行核苷酸序列分析。序列测定该片段长为423bp。OMIGA2.0软件分析结果表明,该片段的推断氨基酸序列与黑麦(AAL35759)、小麦(AAL37944)、拟南芥(AAC78646)、大麦(AAL84170)的同源性分别为33.8%、33.1%、30.8%和30%。     

光氧化条件下碳代谢中间产物与光合电子传递对PSⅡ光化学活性的调节作用

在MV和强光的光氧化条件下研究外加光合碳代谢中间产物、光呼吸C2酸和光合电子传递抑制剂等对菠菜叶绿体PSⅡ光化学活性的调节作用。结果表明,光氧化条件下外加“RuBP再生系统”和乙醇酸钠可提高qP和Φpsu,而R5P、DHAP和HCO3^-可提高qN,显示其对光氧化下叶绿体PSⅡ活性有一定程度的保护作用。其他外加化合物3-PGA、3-GAP、HPMS、DCMU、DBMIB、Ant A、短杆菌肽D等则对以叶绿素荧光参数表示的光化学活性和氧电极测定的全链电子传递速率表现抑制效应。据此认为在叶绿体水平上阻断或改变光合电子流的流向,更改光合碳还原和光呼吸代谢物浓度,皆可直接或间接影响光氧化下PSⅡ的光化学活性,其作用因不同化合物而异。     

草酰乙酸和苹果酸对菠菜叶片和完整叶绿体光合作用的影响

观测了OAA和MA对菠菜叶征和完整叶绿体光合作用的影响。结果显示,当叶片切块在20μmol/L的OAA存在时,其叶片的光合放氧速率增加了89％,经OAA处理的离体完整叶绿体的光合放氧速率增加了72％;当反应体系中存在有较高浓度的NaHCO3时,OAA的作用不明显。叶片经20μmol/L的MA处理后,叶片光合放氧速率比对照高127％。用CO2分析仪观测了处理后叶片的净光合速率（Pn）,结果显示,OAA和MA处理后的叶片Pn值分别是对照的117％和111％。对在C3植物中建立C4微循环系统来提高光合作用效率的可能性进行了讨论。     

铀对菠菜叶片光合作用影响的研究

为了进一步揭示铀对植物光合作用的影响机理,用不同浓度铀[0、20、50、100、150mg·kg-1]土培处理6叶期菠菜(Spinacia oleracea L.),分别于处理7、14、21、28d后分析铀对菠菜叶片光合色素含量、光合气体交换参数、叶绿素荧光参数和生长指标的影响。结果显示:(1)低浓度铀(20、50mg·kg-1)显著促进菠菜叶片的叶绿素含量和净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)以及蒸腾速率(Tr)等光合气体交换参数;高浓度铀(100、150mg·kg-1)则表现出显著抑制作用,且处理浓度越高,处理时间越长,光合气体交换参数的下降幅度就越大,而胞间CO2浓度(Ci)却反而上升,说明导致Pn下降的主要原因是非气孔因素。(2)高浓度铀处理显著影响菠菜叶片的叶绿素荧光动力学参数,其中光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)和PSⅡ潜在活性(Fv/F0)均显著降低,而初始荧光(F0)显著升高。(3)菠菜幼苗的根长、株高、生物量均随着铀浓度的增加表现出先应激性上升后下降的动态变化。研究表明,低浓度铀可以显著增加菠菜叶绿素含量,有效改善叶片光合效率,促进幼苗的生长发育,而高浓度铀则会抑制菠菜叶片的光合作用,导致光合效率显著下降,显著抑制幼苗的生长发育。     

Positive Charges on Lysine Residues of the Extrinsic 18 kDa Protein Are Important to Its Electrostatic Interaction with Spinach Photosystem Ⅱ Membranes

To determine the contribution of charged amino acids to binding with the photosystem II complex （PSII）, the amino or carboxyl groups of the extrinsic 18 kDa protein were modified with N- succinimidyl propionate （NSP） or glycine methyl ester （GME） in the presence of a water-soluble carbodiimide, respectively. Based on isoelectric point shift, 4-10 and 10-14 amino groups were modified in the presence of 2 and 4 mM NSP, respectively. Similarly, 3-4 carboxyl groups were modified by reaction with 100 mM GME. Neutralization of negatively charged carboxyl groups with GME did not alter the binding activity of the extrinsic 18 kDa protein. However, the NSP-modified 18 kDa protein, in which the positively charged amino groups had been modified to uncharged methyl esters, failed to bind with the PSII membrane in the presence of the extrinsic 23 kDa protein. This defect can not be attributed to structural or conformational alterations imposed by chemical modification, as the fluorescence and circular dichroism spectra among native, GME- and NSP-modified extrinsic 18 kDa proteins were similar. Thus, we have concluded that the positive charges of lysyl residues in the extrinsic 18 kDa protein are important for its interaction with PSII membranes in the presence of the extrinsic 23 kDa protein. Furthermore, it was found that the negative charges of carboxyl groups of this protein did not participate in binding with the extrinsic 23 kDa protein associated with PSII membranes.     

脓青素对光抑制条件下菠菜叶绿体的保护作用

在有氧条件下,脓青素可以缓解强光对菠菜叶绿体电子传递的抑制作用。加入解联剂尼日利亚菌素消除跨膜质子梯度会加剧叶绿体的光抑制,但脓青素的保护作用并不消失。脓青素对光系统Ⅰ与光系统Ⅱ均表现出保护作用,但对ＰＳⅡ的保护在光抑制初期较明显;在厌氧条件下,脓青素加剧叶绿体的光抑制,引起ＤＣＩＰ光还原与水到ｐ－ＢＱ电子传递活力的降低。推测脓青素可能通过促进细胞色素ｂ５５９介导的ＰＳⅡ循环电子传递,减轻了叶绿体的光抑制。     

黄瓜和菠菜LHC-Ⅱ的二维结晶及其结构的初步分析

用batch法生长了黄瓜和菠菜LHC -Ⅱ较大面积的良好有序的二维晶体 ,并用电子显微术和计算机图象处理方法获得了该 2种晶体的分辨率约 1 5nm的投影结构 .文章分析了黄瓜和菠菜LHC- Ⅱ二维晶体形成的异同 ,以及影响膜蛋白二维晶体生长的主要因素 .比较了 2种晶体结构的相似性和差异 .并讨论了 2种LHC- Ⅱ多肽组分和叶绿素a/b比值的不同与它们结构的关系 .