光系统Ⅱ反应中心D1／D2／cyt b559复合物的组氨酸残基的光照破坏

高等植物在强光照射下光合作用受到抑制。现已普遍认为,光抑制的原初部位是光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的反应中心。无论在整个叶片,还是在类囊体膜以及 PS Ⅱ颗粒、放氧颗粒中均能发现光破坏现象。但是,由于在这些颗粒中有许多与光破坏不直接相关的色素和蛋白分子,因此很难确定具体哪个分子受到破坏。而以只含有少数色素和多肽分子的 PSⅡ反应中心 D_1/D_2/cyt b599复合物为材料可以克服这个困难。该反应中心复合物的获得大大推动了光破坏机理的研究。现已证明,D_1/D_2/cyt b559复合物对光照十分敏感,光照可引起原初电子供体 P680的破坏。我们发现该反应中心的破坏是多步     

牛皮菜叶中三种不同光化学活性的PS Ⅱ反应中心复合物的纯化和特性

悬浮于3种不同缓冲介质中的牛皮菜(莙荙菜)PSⅡ颗粒经不同浓度的 Triton X—100处理后,用 DEAE—Toyopearl 650S离子交换柱层析分离.可分别得到3种具有不同光化学活性的PSⅡ反应中心复合物:即放氧的PSⅡ反应中心复合物(Ⅰ)、具DCIP光还原活性的PSⅡ反应中心复合物(Ⅱ)和仅发生Pheo~-光累积的 PSⅡ反应中心复合物(Ⅲ)。(Ⅰ)的多肽组分为 47、43、33、32、30、9 kD和4kD;(Ⅱ)的多肽组分为 47、32、30、9 kD和 4kD;(Ⅲ)的多肽组分为 32、30、9 kD和 4 kD。这3种PSⅡ反应中心复合物的吸收光谱和荧光光谱特性;及其主要化学成分的相对含量,与从菠菜等制备出来的相应3种PSⅡ反应中心复合物基本相同。     

NaCl胁迫加重强光胁迫下超大甜椒叶片的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ的光抑制

快速叶绿素荧光动力学可以在无损情况下探知叶片光合机构的损伤程度,快速叶绿素荧光测定和分析技术(JIP-test)将测量值转化为多种具有生物学意义的参数,因而被广泛应用于植物光合机构对环境的响应机制研究.该文研究了超大甜椒(Capsicum annuum)幼苗在强光及不同NaCl浓度胁迫下的荧光响应情况.与单纯强光胁迫相比,NaCl胁迫引起了叶绿素荧光诱导曲线的明显改变,光系统Ⅱ(PSⅡ)光抑制加重,同时PSⅡ反应中心和受体侧受到明显影响,而且高NaCl浓度胁迫下PSⅡ供体侧受伤害明显,同时PSⅠ反应中心活性(P700+)在盐胁迫下明显降低.这些结果表明,NaCl胁迫会增强强光对超大甜椒光系统的光抑制,并且浓度越高抑制越明显,但对PSⅠ的抑制作用低于PSⅡ.高NaCl浓度胁迫易对PSⅡ供体侧造成破坏,且PSⅠ光抑制严重.     

尖叶拟船叶藓的77K荧光光谱及对强光照的短期适应

报道了东亚特有濒危植物尖叶拟船叶藓(Dolichomitriopsis diversiformis)在不同光质的光照诱导下的低温77K荧光光谱及状态转移的初步研究结果,实验中,尖叶拟船叶藓在77K下出现了3条发射带,分别是F680、F685、F720nm,并没有出现存在于大部分高等植物中的F695nm和F740nm两个峰．经过PSⅡ光诱导后、在77K下出现了F680nm,这个峰在77K下出现是首次报道,而以前的研究认为只在4K下才出现这一条光谱带,这一结果表明尖叶拟船叶藓叶绿体的两个光系统结构与其他高等植物存在着差异。在自然光下,PSⅡ与PSⅠ的总能量比是2.04,经过15min的PSⅡ光(670nm)诱导后,PSⅡ与PSⅠ的总能量比变成了1．28(状态2),当用15min的PSⅠ光(716nm)照射后,PSⅡ与PSⅠ的总能量比从2．04变成了3．4l(状态1)。在自然光下,由尖叶拟船叶藓的光系统的外部LHCⅡ所吸收的激发能是整个光系统激发能的21．19％．这说明尖叶拟船叶藓对光的短期调节能力是21．19％．尖叶拟船叶藓的光系统的外部LHCⅡ有51．7％位于PSⅡ中,48．3％在PSⅠ中.     

温州蜜柑叶片光系统反应中心光能分配的变化

为深入了解果树光化学反应中心光能分配的状况,以柑橘为试材,采用调制荧光法对叶片光系统在高光强和低光强下的状态转换进行了研究.结果表明, 光系统在100 μmol·m^-2·s^-1的低光强下,由于QA的还原使PQ库处于还原状态,导致光能由PSⅡ转向PSⅠ分配,光系统处于状态2;在1 000 μmol·m^-2·s^-1 的高光强下, PQ库无法得到电子而处于氧化状态,导致光能分配由PSⅠ转向PSⅡ,光系统处于状态1.叶片经磷酸酯酶抑制剂NaF处理后,光系统从高光强下状态2到状态1的转换受到抑制.高光强下过多的光能由PSⅠ向PSⅡ分配是导致PSⅡ光破坏的重要原因.     

高等植物光系统Ⅱ对高温的响应

光系统Ⅱ(PSⅡ)是位于类囊体膜上的高度组织的色素蛋白复合体,主要由反应中心复合体、捕光天线复合体等亚单位组成。主要介绍PSⅡ的结构和功能、高温对PSⅡ的影响以及PSⅡ对高温胁迫的防御机制。     

TMPD HiⅡ反应的分光光度法分析

叶绿体制剂,在照光时使水分解,释放氧,同时电子受体还原,称为Hill反应。包含一连串电子传递的反应过程,是由二个光化学系统(PSⅠ,PSⅡ)协同完成的。有些人工电子受体,在此反应中可在PSⅠ接受电子,如铁氰化钾(FeCy),二氯酚靛酚(DCIP),是最常用的人工电子受体,可是,它们接受电子的位置不专一,有人测得在一般叶绿体制剂中,40％在PSⅡ后接受电子,60％左右在PS     

温州蜜柑叶片光系统反应中心光能分配的变化

为深入了解果树光化学反应中心光能分配的状况,以柑橘为试材,采用调制荧光法对叶片光系统在高光强和低光强下的状态转换进行了研究．结果表明,光系统在100μmol·m^-2·s^-1的低光强下,由于QA的还原使PQ库处于还原状态,导致光能由PSⅡ转向PSⅠ分配,光系统处于状态2;在1000μmol·m^-2·s^-1的高光强下,PQ库无法得到电子而处于氧化状态,导致光能分配由PSⅠ转向PSⅡ,光系统处于状态1,叶片经磷酸酯酶抑制剂NaF处理后,光系统从高光强下状态2到状态1的转换受到抑制,高光强下过多的光能由PSⅠ向PSⅡ分配是导致PSⅡ光破坏的重要原因．     

光系统Ⅱ反应中心D_1/D_2/cyt b_(559)复合物光破坏的多步反应

光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心D_1D_2’cyt b_(559)复合物在强光照射下色素分子受到破坏,导致在红区(Q_y带)的吸光度值及CD信号的下降,而且在光照后的暗放置过程中这种变化继续进行,吸收差光谱的峰位在680nm处,说明受破坏的很可能是原初电子供体P680.在光照后的暗放置过程中,该反应中心复合物的荧先强度继续升高,而且峰位蓝移.所有这些结果表明,在光照的过程中,PSⅡ反应中心D_1/D_2/cytb_(559)复合物很可能有一个相对稳定的反应中间体形成,从而造成在暗放置过程中该反应中心继续受到破坏,也就是说,PSⅡ反应中心D_1/D_2/cytb_(559)复合物的光破坏不是一步反应,而是一个多步反应.     

铀在小麦幼苗中的积累分布及其对叶片光系统活性的影响

分别采用不同浓度的铀[0、5、20、50、100mg.L-1 UO2(NO3)2.6H2O]对五叶期的‘西科麦3号’小麦幼苗于水培条件下处理7d,分析小麦对铀的吸收积累情况,并通过快速叶绿素荧光诱导动力学OJIP曲线及820nm光吸收曲线,分析铀对叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统Ⅰ(PSⅠ)活性的影响。结果表明:(1)小麦对铀的富集系数和转移系数较小,吸收的铀主要集中在根部。(2)铀胁迫显著降低了小麦叶片捕光色素叶绿素b的含量,并显著影响小麦叶片两个光系统的活性;铀显著抑制PSⅡ反应中心的活性,但是对PSⅡ的电子供体侧和受体侧电子传递活性及PSⅠ的活性则表现为促进作用。(3)低浓度的铀处理会影响小麦叶片中两个光合系统之间的平衡,对PSⅠ性能的促进作用显著大于PSⅡ。     

铅胁迫对玉米幼苗叶片光系统功能及光合作用的影响

通过同时测定玉米叶片的叶绿素荧光快速诱导动力学曲线和对820 nm光的吸收、分析叶片的气体交换过程以及叶绿体活性氧清除关键酶的活性,研究了不同浓度的铅(Pb)胁迫对玉米光系统Ⅰ(PSⅠ)、光系统Ⅱ(PSⅡ)的光化学活性和光合作用的影响,并分析了Pb胁迫下两个光系统的相互关系.结果表明:铅胁迫显著抑制了玉米地上部分和地下部分的生长、降低了叶片光合色素含量、并通过非气孔因素限制了光合作用、导致过剩激发能的增加;铅胁迫显著抑制了超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性、伤害了PSII反应中心、PSII的受体侧和供体侧(放氧复合体)以及PSI光化学活性.     

PSⅡ反应中心与捕光天线系统之间的能量传递研究

光合作用的核心问题之一是光合作用的原初反应,即光能的高效吸收、转化和传递的机理。由于PSⅡ与水裂解、氧释放密切相关,因此,PSⅡ反应中心原初反应和能量传递的机理研究具有重要的理论意义。最近,PSⅡ捕光天线复合物以及细菌外周天线复合物的三维空间结构被揭示,反应中心及捕光天线的能量传递规律日益成为新的研究热点之一。近年来,国际上许多实验室采用时间分辨荧光光谱和吸收光谱等技术,利用不同层次的样品,对PSⅡ的原初反应包括能量传递过程的动力学性质进行了研究。但是,不同实验室得到的动力学数据以及对实验数据的解释都存在较大差异。我们实验     

低温对水稻类囊体膜蛋白磷酸化及光合机构光能分配的影响

研究了低温胁迫对水稻类囊体膜蛋白磷酸化和光能分配的影响。类囊体膜蛋白组分的SDS-PAGE和免疫印迹分析结果显示,低温弱光条件下光系统Ⅱ(PSⅡ)功能蛋白的稳态水平均有所降低。低温(77K)荧光分析表明,低温处理后类囊体膜光能吸收明显下降,而且FPSⅡ/FPSⅠ的比值均较对照组下降,表明低温弱光条件下有更多的激发能被分配到PSⅠ。低温处理同时还改变了类囊体膜蛋白磷酸化水平,捕光天线LHCⅡ蛋白中lhcb1的磷酸化水平明显降低,lhcb2的磷酸化水平增加,进一步证实lhcb2向PSⅠ移动,改变光能分配。PSⅡ反应中心D1、D2蛋白和核心天线CP43的磷酸化水平增高,有利于PSⅡ二聚体的稳定。     

高光胁迫对水稻籼粳亚种两个品种色素蛋白复合体的影响

以耐光抑制的水稻(Oryza sativa L.)粳亚种品种"武育粳"和对光抑制敏感的籼亚种品种"汕优63"的剑叶为材料,比较研究了高光胁迫对水稻两个亚种光合系统的影响.结果表明,高光胁迫影响激发能在两个光系统之间的分配,抑制激发能向PSⅡ传递.在籼稻中激发峰和发射峰以及相关比值在受到高光胁迫后下降的幅度均比在粳稻中显著.与粳稻相比,高光胁迫几乎使籼稻的PSⅡ捕光色素蛋白复合体的三聚体解体,使其PSⅡ捕光色素蛋白复合体的二聚体、PSⅡ内周天线色素蛋白复合体、PSⅠ捕光色素蛋白复合体以及PSⅠ反应中心叶绿素a蛋白复合体的含量明显降低.高光胁迫导致水稻两亚种的PSⅡ捕光色素蛋白复合物单体含量的增加.类囊体膜多肽分析表明,高光胁迫使属于PSⅡ捕光色素蛋白复合体的27、25 kD蛋白和PSⅠ捕光色素蛋白复合体的21 kD蛋白含量在水稻两亚种中都降低,其中以25 kD蛋白含量降幅最大.在籼稻中高光胁迫使属于PSⅡ内周天线色素蛋白复合体的43 kD和47kD蛋白以及外周23kD蛋白含量明显降低而在粳稻中则影响较小.     

光系统Ⅱ反应中心D_1-D_2-Cyt b_(559)的光破坏作用研究

从高等植物叶绿体中分离得到的光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心D_1-D_2-Cytb(559)复合物很不稳定,极易受到光照的破坏。光照导致D_1-D_2-Cytb_(559)在红区(Qy带)的吸收光谱发生很大的变化,在最初光照45秒时间内,吸光度值升高,继续光照则吸光度值下降,而且680nm处的下降速度最大,吸收峰发生兰移,光照也导致荧光强度增大,发射峰兰移。所有这些结果表明,光破坏至少存在两个不同的过程,而且主要受到破坏的是原初电子供体P680。     

低温弱光胁迫对日光温室栽培杏树光系统功能的影响

以温室栽培的金太阳杏为材料,测定了金太阳杏叶片光合速率(P_n)、光系统Ⅱ(PSⅡ)光下实际光化学效率(Φ_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)和开放的PSⅡ反应中心的激发能捕获效率(F_v^′/F_m^′), 探讨了低温弱光(7 ℃、200 μmol·m^-2·s^-1 PFD)对叶片光系统Ⅰ(PSⅠ)和PSⅡ的抑制作用.结果表明：温室栽培的金太阳杏叶光合作用的最适温度在25 ℃左右.光下7 ℃的低温可使叶片净光合速率(P_n)大幅下降,造成激发压(1-q_P)增大,进而引起光抑制.低温弱光条件使PSⅠ和PSⅡ功能受到破坏,与单纯低温胁迫(7 ℃,黑暗)处理相比,经低温、弱光(7 ℃, 200 μmol·m^-2·s^-1PFD)胁迫2 h后,PSⅠ活性下降了28.26%,而PSⅡ最大光化学效率（F_v/F_m）没有发生显著变化,表明低温弱光条件下PSⅠ比PSⅡ 更易发生光抑制.     

NaCl胁迫增强杂交酸模(Rumex K-1)幼苗叶片光系统Ⅱ的耐热性

NaCl胁迫对杂交酸模幼苗光系统Ⅱ(PS Ⅱ)的最大光化学效率没有影响,但是增强了PS Ⅱ的耐热性.热胁迫条件下,与未经盐胁迫处理的叶片相比,经NaCl 200 mmol/L处理的杂交酸模幼苗叶片,其PS Ⅱ最大光化学效率下降较小,反映OEC受伤程度的指标Fk/Fj上升较小.此外,光化学猝灭系数(qP)、PS Ⅱ反应中心光能捕获效率(Fv1/Fm1)、PS Ⅱ光化学转换效率(ΦPS Ⅱ)的下降以及QB-非还原性反应PS Ⅱ反应中心的相对含量上升程度也较小.探讨了盐胁迫增强杂交酸模幼苗叶片PS Ⅱ耐热性的可能机理.     

小麦叶片伸展与光系统发育及库源功能转变

本文研究了自然生长的小麦幼叶在伸展过程中,光系统和光合强度的变化。发现PSI的发育早于PSⅡ,在两个光系统的发育中,反应中心优先合成之后,捕光色素才逐步形成。Z形链的活性除受PSⅠ与PSⅡ匹配的调节外,还受着其它因素的调控。光合强度随叶片的发育而增强,光合产物向外运输增加。     

半夏光系统对光照和温度日变化的适应

为探讨半夏(Pinellia ternate)光系统对光照强度和温度日变化的适应机理,该文连续3 d模拟了在同一种变化的光照强度(0～1 600μmol·m~(-2)·s~(-1))日变化下低温(10～18℃)、中温(20～28℃)和高温(28～38℃)的环境条件,测定了光系统Ⅱ(PSⅡ)和光系统I(PSⅠ)的叶绿素荧光参数,通过PSⅡ和PSⅠ光合活性和电子传递能力的变化来研究半夏光合系统对光照强度和温度日变化的适应。结果表明:(1) PSⅡ最小荧光(F_o')和PSⅡ反应中心激发能捕获效率(F_v'/F_m')随光照强度的增加而降低,光照强度的增加是导致光系统的活性降低的主要原因,低温会进一步导致光系统活性的降低;(2)光照强度和温度的增加使PSⅠ受体端热耗散效率[Y(ND)]上升,而PSⅠ供体端热耗散效率[Y(NA)]则降低,光照强度的增加不会导致供体侧较大的激发压,但会使受体侧开始积累较大的激发压,而较低的温度会导致受体侧活性降低,使供体侧积累较高的激发压;(3)高光(光强900μmol·m~(-2)·s~(-1))对半夏的光抑制和光损伤导致了PSⅡ实际光化学量子产量[Y(Ⅱ)]和PSⅠ实际光化学量子产量[Y(I)]的降低,低温进一步加剧了Y(Ⅱ)和Y(I)的降低;(4)在高光下,PSⅠ的电子传递速率ETR(I)的增加启动了环式电子传递(CEF),较高的CEF稳定了高温下的PSⅡ电子传递速率ETR(Ⅱ)的同时也保护PSⅡ免受光的损伤;(5)在3 d的处理中,虽然非光化学猝灭系数(NPQ)随光照强度的增加而上升,但是相对于高温,在低温处理下,半夏较低的NPQ使PSⅡ非调节性能量耗散的量子产量[Y(NO)]一直处于最高水平,表现出明显的光抑制。综上结果表明,低温降低了半夏对高光环境的适应能力,而高温通过增强NPQ,加速CEF的产生,减少光抑制的产生,从而加速光反应的电子传递和维持光反应系统的稳定性。因此,低温胁迫会加剧半夏光系统的损伤,适当提高温度可以增强半夏光反应系统对高光的适应性。     

光合作用中光收缩现象的电化学本质

光合水裂解反应的电化学模型要求:PSⅡ的放氧反应和PSⅠ的NADPH还原反应必须同时发生.因此静态时相互分开的PSⅡ、Cytb6 f和PSⅠ,在光合作用中必然会相互紧密结合在一起,形成超结构的光合PSⅡ Cytb6 f PSⅠ聚集体,从而导致类囊体结构的变形.