C_3和C_4植物叶片内双磷酸核酮糖(RuDP)羧化酶之免疫荧光定位

我们用从菠菜提纯的RuDP 羧化酶制备兔抗RuDP 羧化酶抗体,用荧光免疫直接法在典型的C_3和C_4植物叶片横截面的冰冻切片内定位RuDP 羧化酶。抗RuDP 羧化酶抗体是用异硫氰荧光素(FITC)标记的。观察结果说明在C_4植物(玉米)叶切片中,特异荧光绝大部分集聚于维管束鞘细胞的叶绿体内。在C_3植物(小麦、大麦)叶切片中,特异荧光呈现在叶片叶肉细胞的叶绿体部位。两种植物中特异荧光分布的不同显示了它们的RuDP 羧化酶分布的不同。     

光呼吸研究进展——Ⅰ.光呼吸和氮代谢的关系与光呼吸的生理功能

光呼吸乙醇酸途径的阐明,使人们对光合碳途径的认识前进了一步。从现知的乙醇酸途径来看,它似乎是一个损耗光合固定的碳素和能量的过程。据推算,在正常的大气条件下(此时 RuDP 羧化酶和加氧酶活性比例为4:1),由乙醇酸途径放出的C0_2占光合固定的 CO_2 14％。实测的结果表明,C_3植物光呼吸放CO_2可达净光合所固定的CO_2的14—75％。因此人们曾设想,若用某些     

简介低CO_2补偿点的晚籼稻品种

我校两年来进行光呼吸筛选试验,筛选出一个晚籼稻品种,其CO_2补偿点显著地比杂交稻和常规稻(如广陆矮四号和红梅早)的CO_2补偿点低,而与玉米和稗草等C4植物的十分接近。经镜检,其维管束鞘发达;鞘细胞中叶绿体数目约7—10个,而红梅早等品种却仅1—2个     

大米草、高粱叶片内双磷酸核酮糖(RuBP)羧化酶的免疫荧光定位

C_4植物在叶解剖结构上,它的维管束鞘细胞内有叶绿体,这些细胞围绕着维管束排列成独特的“花环形”(Leatsch 1974)。这种特殊的形态结构与C_4植物具有高光合强度密切相关。 RuBP羧化酶是绿色植物同化大气中CO_2的关键酶。在C_4植物(玉米)叶切片中,该酶集中在维管     

制备1,5-二磷酸核酮糖的简易方法

核酮糖1,5—二磷酸羧化酶—加氧酶(RuBPCase—Oase)是植物叶绿体中最丰富的蛋白质,它有两种催化功能:在CO_2分压高时,使1,5—二磷酸核酮糖(RuBP)羧化,产生2分子的3—磷酸甘油酸(PGA);而在O_2分压高时,使RuBP加氧,产生1分子PGA和1分子2—磷酸乙醇酸(光呼吸的主要底物),反应如下:     

玉米叶肉原生质体和维管束鞘细胞的分离及CO_2固定

用简单、快速的方法从玉米幼苗初生叶分离出完整的有功能的叶肉原生质体和维管束鞘细胞束。羧化酶分布表明,初生叶属典型C_4型代谢。叶肉原生质体在光和暗中CO_2固定速率分别为7.2和 21.6 μmol·mg~(-1)chl·h~(-1)。加 10 mmol L~(-1)PEP,暗中的CO_2固定速率提高三倍,在光下PEP只有微弱促进作用。离体的维管束鞘细胞束也有一定的CO_2固定能力。     

不同磷营养水平对烟草叶片光合作用和光呼吸的影响

随着磷营养水平的提高,烟草叶片的CO_2补偿点下降、光合速率上升。光呼吸在缺磷时最高。用光呼吸抑制剂处理烟草叶片后,光合的最适磷浓度提高。当CO_2浓度为560μl/L时,缺磷的烟草叶片在从21％O_2转入2％O_2时出现光合振荡,表明光呼吸与磷营养有密切关系。光呼吸在形成乙醇酸时所释放的磷,有回补叶绿体进行光合作用所需的磷的作用。     

光呼吸对光合过程中磷代谢的影响

与光呼吸受抑制的 2％O_2浓度下相比,在 21％O_2浓度下.离体甘薯叶细胞光合作用最适介质无机磷浓度较低.另外,在21％O_2浓度下,降低甘薯叶细胞介质 NaHCO_3浓度,叶细胞光下吸收介质~(32)Pi的量减少;降低完整菠菜叶绿体介质 NaHCO_3浓度,乙醇酸形成相对加强,而介质~(32)Pi掺入到有机磷化合物的量则相对减少.这些结果表明,有利于光呼吸的条件,可降低光合对外界Pi的需求量.     

光呼吸对光合过程中磷代谢的影响

与光呼吸受抑制的 2％O_2浓度下相比,在 21％O_2浓度下.离体甘薯叶细胞光合作用最适介质无机磷浓度较低.另外,在21％O_2浓度下,降低甘薯叶细胞介质 NaHCO_3浓度,叶细胞光下吸收介质~(32)Pi的量减少;降低完整菠菜叶绿体介质 NaHCO_3浓度,乙醇酸形成相对加强,而介质~(32)Pi掺入到有机磷化合物的量则相对减少.这些结果表明,有利于光呼吸的条件,可降低光合对外界Pi的需求量.     

亚硫酸氢钠对光合机构及其运转的影响

NaHSO_2在不同的浓度范围内,可以影响光合、光呼吸、气孔开度和膜脂过氧化等,但在1～2mmol/L时常能提高净光合强度和增加作物产量。这可能与促进RuBP羧化酶/加氧酶活性及光合磷酸化有关。低浓度的NaHSO_3对RuBP羧化酶/加氧酶两种活性都有促进作用。0.1mmol/L NaHSO_3对弱光下测定的光合磷酸化稍有促进。NaHSO_3对植物的影响可能在某些方面与α-羟基磺酸类似,但有时也许能以其它形式影响植物,而不一定要变成α-羟基磺酸。     

玉米叶肉细胞和维管束鞘细胞中光合产物的分析

玉米苗照光后,叶肉细胞和维管束鞘细胞大量积累淀粉和可溶性糖(包括蔗糖),其中淀粉95％以上在维管束鞘细胞中。阻断光合产物输出时,两类细胞中蔗糖和淀粉积累都显著增加。离体维管束鞘细胞也能合成蔗糖。离体玉米叶内原生质体饲喂NaH~(14)CO_3并照光后,通常90％以上的~(14)C参入到有机酸和氨基酸中,3～10％参入糖和淀粉中。玉米叶肉原生质体具有直接利用CO_2合成碳水化合物的能力。     

大豆叶片RuBP含量测定及其应用

RuBP(1,5-二磷酸核酮糖)是植物光合碳代谢的重要中间产物。经RuBPCase/Oase的催化,RuBP可与CO_2羧化,行光合碳还原途径(C_3环);也可与O_2作用,行光合碳氧化循环(C_2环)。植物光合器官中RuBP含量可调节和影响光合,光呼吸的强弱,改变Calvin循环的运转状况。因此,测定植物光合器官中的RuBP含量在光合与光呼吸研究中具有重要意义。     

光合能量代谢对C_3植物光呼吸的调节作用

C_3植物光呼吸与光合作用关系受光合能量代谢状况的调节。在外界无CO_2和照光条件下,贮藏性光合产物经某种转化途径能“回迁”光合与光呼吸碳循环并显著地受到光合能量代谢的影响。在无CO_2或低CO_2浓度、高光强条件下,此碳素“回迁”过程对协调光合能量代谢与光合碳素代谢平衡,可能起重要作用。     

用未标记免疫酶技术在甘蔗大豆叶片内定位RUBP羧化酶

RuBP羧化酶是绿色植物同化CO_2的关键酶。研究RuBP羧化酶在C_4植物叶片内的分布,有助于阐明C_4植物的光合作用结构和功能的特点,以及RuBP羧化酶对光合作用的调控功能。这种工作具有明显的理论意义和实用价值。     

关于光呼吸与光合作用关系的研究——Ⅲ.小麦叶片CO_2猝发及其与光合作用的关系

小麦叶片断光后CO_2猝发强度随断光前光强增加而增强。在空气中,小麦叶片CO_2猝发时间在1.5分钟左右,断光后0.5分钟内猝发最强。在无CO_2气流中,小麦CO_2猝发量显著增强,约为空气中猝发量的5～6倍。体外供给乙醇酸,能增加猝发量和延长猝发时间。随氧浓度提高,光合受抑,而猝发量增强,旺盛期猝发时间缩短。氧浓度对猝发的影响只有在断光前才起作用。氧浓度在2％以下,观察不到猝发。CO_2浓度虽可增加光合,增强猝发之势,但也有抑制光呼吸,降低猝发的效应,而后者一般是主要的。光呼吸,暗呼吸释放的CO_2都能在光下被光合作用再固定,再固定数量随外界CO_2浓度提高而增高,随氧浓度提高而下降。     

光合作用过程中有没有水的生成

光合作用的总反应一般写成下式: CO_2+H_2O→(CH_2O)+O_2(CH_2O)代表糖中的一个碳。从这个总反应式来看,光合作用中只有水的分解,即由水产生O_2,没有水的生成。但是根据用氧的重同位素~(18)O所做的实验,光合作用中所释放出来的O_2完全是来自于H_2O中,所以光合作用的总反应式应该写成这样: CO_2+2H_2O→(CH_2O)+O_2+H_2O这说明,光合作用过程中,一方面有水的分解,产生分子态氧,另一面又有水的生成,即H_2O中的H与CO_2中的O形成了新的水分子。     

C_3植物光合效率的日变化

多种田间C_3植物在晴天的光合效率常有明显的日变化,中午前后光合效率降低。C_3植物大豆叶片光合效率中午降低的主要原因,不是空气CO_2浓度和气孔导度及光呼吸的变化,而可能是光抑制。因为:1.在饱和CO_2中测定仍可观测到这种中午降低;2.光合作用的饱和光强远低于晴天中午的太阳光强;3.用纱布预遮阴可以提高叶片的光合效率;4.阴天时叶片光合效率不发生中午降低。     

断光后的急骤耗氧现象及其与光呼吸的关系(英文)

用氧电极研究叶圆片断光后的耗氧变化,观察到断光后急骤耗氧(rapid postilluminationoxygen consumption RPIOC)现象。在不更换反应液的情况下,随着连续测定次数的增加,烟草叶圆片和番薯叶肉细胞的RPIOC增强。烟草、水稻、番薯、木瓜、黄瓜的叶圆片和番薯叶肉细胞表现出RPIOC,而高粱、甘蔗和玉米则没有这种现象。烟草叶国片的RPIOC随以下因素变化而增强:氧浓度从0.077mmol/L 气相O_27％)增加到 0.230 mmol/L(气相O_2 21％)、光强从111W/m~2增加到350W/m~2、温度从20℃增加到40℃,NaHCO_3(pH7.8)浓度从1 mmol/L(气相CO_2 1188ppm)降低到0.05mmol/L(气相CO_260 ppm)。0.4 mmol/L的HPMS完全抑制烟草叶圆片的RPIOC;10mmol/L的环氧丙酸抑制烟草叶圆片的RPIOC 57.8％。因此认为RPIOC是光呼吸的另一种形式的表现,它对环境因子的变化与已知的影响光呼吸的因子具有一致的反应。     

RuDP与RuBP

在光合作用碳同化过程中,卡尔文——本森循环中的CO_2受体——1,5-二磷酸核酮糖的英文缩写符号长期以来一直是用RuDP(ribulose dipbosphate)。但近年来,特别是最近几年的英文文献中,RuDP几乎已全部为RuBP(ribulose bisphosphate)所替代。这一更改在国内许多文献中造成了一种本来不应有的紊乱:有的用RuDP,有的采用RuBP,有的甚至二者交替使用。这是因为不明白为什么要作这种更改。应当说,这种更改是非常必要的。因为按照化学结构,dipbosphate(例如ADP)是指第二个磷酸在第一个     

植物光呼吸及其支路建立的研究进展

植物光呼吸是生物圈中重要的碳代谢途径之一.它以RuBP羧化/加氧酶(Rubisco)的催化加氧反应为起点,在叶绿体中将O2和RuBP转化为2-磷酸乙醇酸(2PG);经光呼吸代谢,一部分碳在线粒体中以CO2的形式释放,造成植物已固定碳的丢失,其余碳骨架则被重新合成3-磷酸甘油酸(3PGA)而进人卡尔文循环.植物光呼吸突变体无法在正常大气中生存,植物通过光呼吸可清除其中问代谢产物的毒害作用,减轻光抑制造成的伤害,同时为氮代谢提供氮源和能量,并利用代谢产生的H2O2在防卫反应中起作用.本文综述了光呼吸构成组分的最新研究进展和光呼吸对植物的重要性,并介绍了一种有效提高植物生物量的方法,即将光呼吸中CO2的释放重新定位于叶绿体中来提高Rubisco的羧化效率,它对提高C3作物的产量有重要应用价值.