玉米C4光合叶不同部位解剖结构和光抑制特性的比较

以玉米第54i全展叶（C4光合叶）为材料,分别测定基部、中部和顶部的光合速率后,将叶片置于强光（2000μmol·m^2·s^-1）下处理3h和暗中恢复3h,再测定这3个部位在处理期间的叶绿素荧光参数变化;然后分别从叶片的基部、中部和顶部取样观察显微结构和超微结构,测定叶绿素含量。结果表明,3个部位光合速率和叶绿素含量的大小依次为：中部〉顶部〉基部。基部的维管束鞘细胞叶绿体数量少,体积小,排列无规律,类囊体膜有部分垛叠;中部和顶部维管束鞘细胞叶绿体数量多,体积大,大部分围绕维管束呈离心排列,类囊体膜垛叠消失。在强光下,基部、中部和顶部均发生光抑制,但光抑制程度不同,根据严重度依次为：基部〉顶部〉中部,3个部位在暗中的光抑制恢复能力依次为：中部〉顶部〉基部。与叶基部相比,叶中部在强光下能维持较高的电子传递效率（φEo）和较低的热耗散比率（φDo）。这表明,C4光合循环是保持较高电子传递效率、减轻光抑制的重要因子。     

扬麦5号旗叶光合功能衰退进程中光合膜特性的变化

旗叶自然衰退过程中光合膜特性变化的结果表明,光合功能高值持续期类囊体膜电子传递活性均维持较高水平,多肽组分也维持相对稳定;进入光合功能的速降期后,活性呈快速下降趋势,类囊体膜小分子多肽等组分均出现不同降解。旗叶全展后叶绿体ＡＴＰ含量在高值持续期维持一定水平;进入速降期后,对应于光合膜电子传递活性及Ｐ／Ｏ值,叶绿体ＡＴＰ含量变化存在“滞后”的现象;强光逆境下,速降期类囊体电子传递活性受抑制程度比高值     

莲子光下萌发过程中光合膜超分子结构与27kD多肽变化

冰冻撕裂电镜观察及膜多肽组分的研究结果表明,随着莲子在光下萌发时间的延长,莲(Nelumbonucifera Gaertn.)胚芽叶的叶绿体光合膜的超分子结构发育与膜多肽组分中的27kD多肽含量变化具有明显的相关性:1.萌发2d后,胚芽叶的叶绿体巨基位变成解垛叠状态,其光合膜的超分子结构只呈现解垛叠类囊体区外质膜撕裂面(EF)和解垛叠类囊体的原生质膜撕裂面(PF)两个面;膜组分中主要是30kD多肽,而27kD多肽含量甚微。2.萌发4d后,光合膜从解垛叠开始转变成小基粒垛,垛叠区类囊体外质膜撕裂面(EFs)和垛叠类囊体的原生质膜撕裂面(PFs)开始发育;27kD多肽含量开始增加,30kD多肽含量开始减少。3.萌发6～8d后,光合膜明显分化出非垛叠膜区,非垛叠类囊体的外质膜撕裂面(EFu)和非垛叠类囊体的原生质膜撕裂面(PFu)开始呈现,EFs和PFs功能蛋白颗粒逐渐增多;27kD多肽逐渐增加,30kD多肽逐渐减少。4.萌发10～12d后,光合膜垛叠和非垛叠膜区分化完善,排列有序,EFs、PFs、EFu和PFu面功能蛋白颗粒的密度、大小、分布等超分子构象发育正常;27kD多肽更加增多,30kD多肽几乎消失。表明其超分子结构的发育动态既与其超微结构变化相一致,又与27kD多肽含量变化相吻合,却与一般高等植物的叶绿体发育相反,可为显示莲在被子植物系统演化中的独特地位提     

类囊体膜的垛叠、松散与它的功能关系

菠菜完整叶绿体置于4mM MgCl_2或20 mM KCl低浓度介质中低渗10秒钟后,得到由Mg~(++)或K~+离子诱导的类囊体垛叠膜和松散膜。它们在功能上表现出明显的差异。垛叠膜有较高的毫秒级延迟光发射(ms-DLE),松散膜显著降低DLE的快相,垛叠膜比松散膜的9-AA荧光猝灭快,并保持稳定;而松散膜有H~+渗漏。在非循环或Fd催化的循环光合磷酸化中,垛叠膜比松散膜活力高。但是,若在同样的低渗介质中低渗1分钟以上,Mg~(++)离子诱导的垛叠膜,在显微结构上不同于低渗过10秒钟的垛叠膜,它垛叠较松,而且在磷酸化活力上也与松散膜差别不大。揭示了H~+传递速度受二个光系统、电子载体间的距离及偶联程度的限制。新鲜制备的垛叠或松散膜,在NADP~+还原系统中,具有相同的电子传递放O_2速度,说明电子传递速度在一定范围内不受膜间的距离和偶联程度的影响。但是松散膜不稳定,随着膜的老化而解联,牛血清白蛋白(BSA)能稳定松散膜的电子传递。     

不同叶色水稻叶绿体密度及基粒结构的计算机图象分析

水稻叶绿体计算机图象分析表明,随着叶片色级的提高,叶绿体表面积密度、体积密度以及两者的比值都相应增加。深色稻叶基粒堆直径与高度、类囊体垛叠数与类囊体厚度、叶绿素与类胡萝卜素含量、气孔导度与净光合率均大于浅色叶片。深色叶片基粒堆密集,有些基粒类囊体出现沿叶绿体长轴方向排列整齐现象;浅色叶片基粒堆稀疏,其中较大的基粒类囊体与长轴呈倾斜排列。     

多粘菌素B对光合磷酸化的促进作用

多粘菌素B在低浓度的磷酸盐存在下,抑制光合磷酸化和电子传递,但在较高浓度的磷酸盐存在下,却能促进光合磷酸化和提高P/O值。多粘菌素B在促进光合磷酸化时与无机磷酸之间存在着类似竞争的关系,并显示出能增加叶绿体的毫秒延迟发光和用中性红表示的类囊体膜内外的pH变化,多粘菌素B亦能促进光下的ATP_P_j交换。根据上述实验结果;我们推测多粘菌素B在类囊体膜上可能有两个作用部位,一个在类囊体膜上,另一个在偶联因子(CF_1)的β亚单位上。     

墨兰幼叶和成熟叶不同部位叶绿体超微结构和光合作用

墨兰试管苗植株成熟叶片叶绿体基粒较发达,类囊本膜垛叠较紧密。幼叶叶绿体中少有亲锇颗粒,成熟叶的叶绿体中往往既有亲锇颗粒又有淀粉粒。幼叶中基粒数目比成熟叶的少,叶绿体也比成熟叶的小。幼叶的光合放氧速率比成熟叶的低。幼叶中叶尖部叶绿体最大而叶基部最小,但叶尖部的光合放氧速率比叶基部小。成熟叶中叶绿体大小及光合放氧速率区别不明显。通过对各部位叶绿素含量的测定发现,叶绿素含量与光合放氧速率之间没有正相关性     

低浓度尼日利亚菌素或氯化铵促进ATP形成机理的再探

在低盐介质中,含有垛叠类囊体（基粒）与不垛叠类囊体（间质片层）结构的叶绿体进行的光系统Ｉ电子传递与磷酸化反应（ＰＳＰ）都为低浓度的尼日利亚菌素所促进,低浓度的氯化铵对基粒结构叶绿体的系统Ｉ与包括两个系统的电子传递以及与之相偶联的磷酸化反应有促进效应,而对间质片层膜上进行的ＰＳＰ反应无影响。尼日利亚菌素或氯化铵对ＰＳＰ的促进效应在高盐介质中消失,且它们对高能态（Ｚ）形成的抑制效应在低盐介质中较高盐介质中大。当存在吡啶时,在低盐介质中它们对Ｚ形成的影响是抑制作用,在高盐介质中则是促进效应。这都表明不同结构的膜上均存在区域化质子。     

大麦幼苗活性氧与其他叶绿体信号的关系

以普通大麦幼苗为材料,用除草剂、光合电子传递链抑制剂、H2O2、活性氧清除剂、强光或叶绿素合成前体物质浸根处理,通过过氧化氢和超氧阴离子染色和rbcS基因Northern杂交检测,研究了活性氧在大麦叶绿体信号传导中的作用.结果显示:除草剂20μmol/L norflurazon(NF)处理明显造成大麦幼苗活性氧染色加重和rbcS基因受抑制,同时用活性氧的清除剂处理可以部分逆转rbcS基因的下调;光合电子传递链的抑制剂也明显造成活性氧染色加重和rbcS基因受抑制,同时用活性氧的清除剂处理可以完全逆转rbcS基因的下调;光合电子传递链抑制剂对糖饥饿诱导的rbcS基因上调有抑制作用,同时用活性氧的清除剂处理可以完全逆转此抑制作用;高浓度糖或叶绿体蛋白质合成抑制剂都不能引发活性氧,但可以显著抑制核编码光合基因.可见,除草剂NF引发的信号是镁原卟啉信号与活性氧信号的叠加,光合电子传递链的氧化还原状态改变引发的信号绝大部分可以归结为活性氧信号,而高浓度糖和叶绿体蛋白质合成引发的叶绿体信号与活性氧没有直接联系.     

菠菜叶绿体的光抑制部位

有氧条件下,叶绿体的光抑制部位不是专一的。强光可使PSⅡ氧化侧、PSⅡ反应中心、PSⅡ还原侧,PSⅡ及类囊体膜透性都有不同程度的破坏。这种非专一性可能与类囊体膜蛋白在强光下的降解有关。无氧条件下,叶绿体的光抑制部位只是在PSⅡ反应中心及Q_B蛋白上。     

水杨酸对高温强光胁迫下小麦叶绿体D1蛋白磷酸化及光系统Ⅱ功能的影响

为了研究水杨酸（SA）对高温强光胁迫下小麦叶片类囊体膜D₁蛋白磷酸化和PSⅡ功能的影响,用0.5 mmol·L^-1 SA溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,然后将预处理植株进行高温强光（35 ℃,1 600 μmol·m^-2·s^-1）处理,测定胁迫处理过程中小麦旗叶光合电子传递速率、净光合速率、叶绿素荧光参数及D₁蛋白的变化.结果表明：SA预处理有效抑制了高温强光下D₁蛋白的净降解,保持了较高的D₁蛋白磷酸化水平、全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率,维持了较高的PSⅡ原初光化学效率（F_v/F_m）、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学淬灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源SA通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤,有利于PSⅡ的正常运转.     

大豆叶片发育中光合、结构及其与3种酶活性的关系

大豆叶片的光合速率、希尔反应活性、叶绿素含量、类囊体垛迭程度都随叶片扩展而增加、随老化而下降;希尔反应在老化时下降最早.次之为叶绿素含量和光合速率;类囊体膜随老化而解体.淀粉粒也减少以至消失,而脂质体球逐渐增加最后涨破叶绿体,叶片透性也增加.过氧化氢酶(CAT)活性随老化下降,超氧化物歧化酶(SOD)活性在发育旱期和老化后期较高.过氧化物酶(POD)活性则随发育及老化而不断升高.讨论了光合活性与结构及三个酶活性之间的关系.     

毛竹茎秆叶绿体超微结构及其发射荧光光谱特征

为了探讨毛竹（Phyllostachys pubescens）茎秆的光合特性,以1龄和3龄毛竹为材料,观察了茎秆和叶中叶绿体的超微结构,测定了光合色素含量以及发射荧光光谱。结果表明：茎秆中叶绿体发育完整,其类囊体垛叠程度高于叶,并含有淀粉粒。茎秆中叶绿素总含量、类胡萝卜素及Chla／b含量显著低于叶（FI〈O．05）。茎秆发射荧光光谱在735nm处没有明显的主峰,1龄和3龄毛竹茎秆光系统lI与光系统I的半峰宽比值分别比叶降低了7．0％和11．3％（P〈0．05）,峰高比值比叶分别增加了6．5％和18．3％（P〈0．05）。四阶导数光谱在650—800nm波长范围内出现了6个极大值,代表LHCII、CP43、CP47、RCI和ILHCI的发射荧光峰以及PSI和PSII的发射荧光副振峰：其中,茎秆中RCI和LHCI特征发射荧光峰与叶相比有不同程度的红移。表明毛竹茎秆叶绿体通过提高Chlb的相对含量和增加类囊体垛叠以及降低LHCI含量,来适应毛竹茎秆以红光为主的光环境。进而协调激发能在2个光系统间的分配。     

UV-B辐射增强对芦苇光合生理及叶绿体超微结构的影响

在UV-B辐照增强条件下,研究不同辐照梯度对芦苇光合特性、光合色素含量及叶绿体超微结构的影响. 结果表明: 与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率,且随辐照强度增大,降低程度加剧,胞间CO₂浓度升高,光合效率显著降低;与自然光照相比,UV-B辐照增强显著降低芦苇叶片光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素),且随辐照强度增大,降低程度加剧;UV-B辐射增强条件下,叶绿体超微结构遭到破坏,表现为叶绿体结构变形,类囊体片层排列稀疏紊乱、膨胀甚至模糊不清,并且UV-B辐射强度越大,损伤越大,高强度UV-B辐射对叶绿体超微结构的影响大于低强度辐射.     

光合作用研究历程中的重大事件(2)

(上接 2 0 0 3年第 38卷第 7期第 6 0页 )　　 6 ) 2 0世纪 80年代以后 ,匡廷云等在光合膜的结构与功能 ,如光系统 反应中心、捕光色素蛋白复合体以及 Cytb6 /f复合体的结构与功能及其调控的研究中 ,取得了系统的、具有特色的创新成果 :1首次证明了 2 1×10 3蛋白是光系统 长波荧光发射的最初来源 ;2揭示了不同类型植物叶绿体膜上叶绿素蛋白种类的多样性 ,其结构与功能受内外因素调控的规律 ;3发现了捕光叶绿素蛋白在类囊体膜上横向迁移调节激发能分配的规律 ;4提出了具有特色的叶绿素蛋白在膜上排列的模型 ,“膜表面蛋白质的非均一性分…     

不同光质下生长的满江红叶绿体和共生者满江红鱼腥藻的吸收光谱和荧光光谱的研究

测定了不同光质下培养的满江红的叶绿体和满江红鱼腥藻的吸收光谱和荧光光谱。吸收光谱表明:对于前者叶绿体,红光和蓝光比白光和绿光更有利于Chl a的形成。对于后者光对其色素的影响比叶绿体更为敏感。在白光下其胆藻素含量最高,在红光下P_(330)含量最高,依次为蓝光、白光、绿光;而类胡萝卜素相对稳定。荧光发射光谱表明:红光下培养的满江红的叶绿体PS Ⅱ荧光发射最强,蓝光、白光、绿光依次减弱。这与我们在电镜下观察到叶绿体膜垛叠的结果是一致的。而在满江红鱼腥藻中,不同光质下的差异与叶绿体不同。从荧光光谱和类囊体膜垛叠的分析表明,我们从另一方面支持了Arntzen等(1977)关于系统Ⅱ颗粒主要分布在基粒膜上的观点。     

杂种杨无性系的光系统Ⅱ放氧活性、光合色素及叶绿体超微结构对光胁迫的响应

 用氧电极仪、红外CO2气体分析仪及叶绿素荧光仪,结合透射电镜技术对几个杂种杨无性系在光胁迫下的光系统Ⅱ活性、光合色素及叶绿体超微结构进行了测定。随着预处理光强的增加,各无性系叶片的净光合速率和光系统Ⅱ放氧活性明显下降。二倍体无性系B11的光系统Ⅱ最大光化学效率（Fv/Fm）及实际光化学效率［(Fm′-F)/Fm′］高于两个三倍体无性系B346和B342。强光下三倍体无性系B346的非光化学淬灭远高于B342和二倍体无性系B11。叶绿素含量和光合速率没有明显的线性关系,叶绿素a/b含量在自然光胁迫下存在季节变化,受强光胁迫2个三倍体无性系的叶绿素a/b增大。预处理光强PFD超过3 000 μmol photons·m-2·s-1,各无性系的基粒类囊体片层结构遭到破坏,但二倍体无性系的类囊体片层结构受破坏程度较三倍体无性系轻。叶绿体蛋白合成抑制剂（硫酸链霉素,SM）可加剧叶绿体超微结构的破坏。     

冷冻温度对冬小麦叶绿素a荧光诱导动力学和光化学活性的影响

研究了人工冷冻温度(-13℃,暗中,2.5小时或16小时)预处理对冬小麦叶片和叶绿体的叶绿素a荧光诱导动力学和光化学活性的影响.结果表明在小麦叶片的光合作用中,Q以后的光合电子传递对冷冻温度处理最敏感,短时间(2.5小时)处理即可使其阻断;在此条件下几乎不影响水裂解过程和光系统Ⅱ活性;光系统Ⅰ活性也仅稍受抑制.当16小时低温处理时,水裂解过程及光系统Ⅱ活性均受到严重影响.冷冻温度与DCMU对小麦叶片Chl a荧光诱导动力学曲线影响的对比研究表明,二者对光合电子传递链抑制的部位不同,冷冻温度阻断的部位是在DCMU抑制的部位—Q_B的还原侧.     

低浓度NaHSO3促进田间水稻的光合磷酸化和光合作用

用1～2 mmol/L NaHSO3喷施于水稻(Oryza sativa L.)叶面可以提高叶片的光合速率,并能持续3 d以上.在此条件下,光下叶片中的ATP含量明显增高,叶片的叶绿素毫秒延迟荧光加强,反映与光合磷酸化活力有关的跨类囊体膜质子梯度增加.乳熟期喷施2次1 mmol/L NaHSO3后,水稻产量提高约10%.研究表明NaHSO3的主要作用和PMS(phenazine methosulfate)促进光合速率的原因可能类似,都是增加了ATP的供应.与此同时,观察到低浓度NaHSO3可促进水稻中反映循环电子传递的叶绿素荧光在作用光关闭后的短时上升.以上现象表明低浓度NaHSO3的促进作用很可能是通过促进围绕PSⅠ的循环电子传递及其耦联的光合磷酸化而促进水稻光合作用的.     

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。