在黑暗中不同温度处理菠菜植株和莴苣叶片对其叶绿体光合电子传递的影响

在黑暗中用不同温度处理的菠菜植株和莴苣叶片作为材料,观察了时间进程中叶绿体DCIP和Fecy光还原的速率和光合磷酸化活性的变化。用抑制剂和不同的电子供体,对不同温度处理的材料所提取的叶绿体进行了试验,同时用电子显微技术检察了这些叶绿体的亚显微结构。结果说明:在暗中不同温度处理叶片不同时间后,叶绿体电子传递速率有变化。DCIP和Fecy光还原可能是在膜的不同部位,通过不同的支路进行的。在不同温度诱导下囊状体的结构有明显的差异。     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅱ.金霉素对光合磷酸化促进作用的研究

用金霉素溶液处理菠菜离体叶绿体,对循环( PMS)和非循环光合磷酸化( FeCy、MV或BQ DBMIB)均可表现出促进作用,表明它对两个能量保存部位都有促进作用。它能提高磷酸化的偶联程度,增加ADP/O及PC比值。在对光合磷酸化有促进作用的情况下,用两阶段光合磷酸化法测定,它对高能态的积累略有增加或影响不大,但它能显著增加叶绿体的延迟发光。它对叶绿体膜上Mg~(2 )-ATP_(ase)及偶联因子Ca~(2 )-ATP_(ase)活力有抑制。金霉素溶液的荧光强度可被加入偶联因子所提高,这些都表明金霉素至少有一个作用部位与偶联因子有关。文中对它能促进光合磷酸化作用的机理进行了讨论。     

甜菜碱醛脱氢酶在菠菜叶细胞中的定位

将菠菜叶片匀浆后．用差速离心和梯度率心分离叶绿体、过氧物酶体、微粒体等细胞器和１０００００×ｇ上清法部分。用酶活测定法测定各部分甜菜碱醛脱氢酶（ＢＡＤＨ）的活性;用免疫扩散法鉴定各组分的ＢＡＤＨ。除叶绿体外,过氧物酶体、微粒体．以及１０００００×ｇ上清液中也存在ＢＡＤＨ。     

叶绿体结构与功能的研究 Ⅰ.叶绿体偶联因子的互换

从菠菜、莴苣、蚕豆和大麦叶绿体提取的偶联因子,可以与同种和不同种植物叶绿体的残缺粒子重组,而部分地恢复其光合磷酸化活力。在蚕豆与菠菜的组合中,两者的偶联因子可以互换。由于所用残缺粒子具有的残余光合磷酸化活力最高只有对照的3.5%,所以外加偶联因子的作用应是直接偶联磷酸化,而不可能是活化剩余偶联因子的作用。在某些组合中,异种偶联因子恢复残缺粒子光合磷酸化活力的程度甚至高于同种的偶联因子,表现增益效应。在蚕豆和菠菜的组合中,这种增益效应是交叉的,因而不可能是由于偶联因子浓度的差异所引起。这个现象的机理尚不清楚。     

叶绿体结构和功能的研究 Ⅱ.光合磷酸化偶联因子的提纯和互换

前报指出高等植物不同品种间偶联因子互换,光合磷酸化活力的恢复比同种重组的高。但所用的偶联因子是粗提物或部分提纯的制备物。因此,用提纯的偶联因子来检定此效应很有必要。本文比较了几种提取纯化偶联因子的方法,发现叶绿体先经氯化钾稀溶液除去杂蛋白质,再用乙二胺四乙酸(EDTA)稀溶液提取,提取物在聚丙烯酰胺凝胶电泳上表现为单带。菠菜的残缺膜片与用此种方法提纯的蚕豆或大麦偶联因子(CF_1)保温时,恢复的磷酸化活力仍比与菠菜提纯的偶联因子重组活力高。所以我们认为,不同品种间互换偶联因子的增益效应是由于偶联因子本身,而非粗提液中所含的其他物质的作用。     

叶绿体atpE基因表达产物的生化特性

在细菌中表达的叶绿体ａｔｐＥ基因产物ε亚基蛋白对不同方式激活的叶绿体ＡＴ－Ｐａｓｅ均有抑制作用,而其抗血清则促进ＡＴ－Ｐａｓｅ活力。Ｅ．ｃｏｌｉ中表达的ε亚基蛋白在光合磷酸化反应中对循环和非循环光合磷酸化都有促进作用,其抗血清对循环光合磷酸化有抑制作用,而对非循环光合磷酸化则起促进作用。     

NaN3对叶绿体Mg^2＋—ATPase的抑制作用再探

ＮａＮ３能抑制新鲜菠菜叶片叶绿体经ＤＴＴ和光激活的Ｍｇ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ活力。这种抑制属非竞争性抑制。ＮａＮ３还能降低新鲜菠菜叶片叶绿体的反映光合磷酸化高能态的毫秒延迟发光和减少反映类囊体膜质子吸收变化的叶绿体的９－氨基吖啶的荧光猝灭。菠菜叶片经低温贮存几天后其叶绿体的超微结构发生变化,ＮａＮ３对绿体的上述影响就消失或基本消失。本实验指出ＮａＮ３是新鲜叶片叶绿体Ｎ＋－ＡＴＰａｓｅ的一个强有力的抑     

NaN_3对叶绿体Mg~（2＋）－ATPase的抑制作用再探

ＮａＮ３能抑制新鲜菠菜叶片叶绿体经ＤＴＴ和光激活的Ｍｇ２＋－ＡＴＰａｓｅ活力。这种抑制属非竞争性抑制。ＮａＮ３还能降低新鲜菠菜叶片叶绿体的反映光合磷酸化高能态的毫秒延迟发光和减少反映类爱体膜质子吸收变化的叶绿体的９－氨基吖啶的荧光猝灭。菠菜叶片经低温贮存几天后其叶绿体的超微结构发生变化,ＮａＮ３对叶绿体的上述影响就消失或基本消失。本实验指出ＮａＮ３是新鲜叶片叶绿体Ｈ＋－ＡＴＰａｓｅ的一个强有力的抑制剂。其影响受叶绿体制剂的内源无机磷酸盐含量调节。     

光合磷酸化偶联机制的研究——C_4植物鞘细胞与叶肉细胞叶绿体光合磷酸化与高能态的关系

用去除类囊体膜内外质子梯度(⊿H~+)的解联剂氯化铵(NH_4Cl)或尼日利亚菌素(nigericin+KCl),以及去除膜电位(⊿φ)的载离子体短杆菌肽(gramicidin D)和缬氨霉素(valinomycin+KCl)等解联剂,观察和比较了它们对玉米鞘细胞和叶肉细胞叶绿体光合磷酸化(PSP)反应的影响。在恒态照光下,发现氯化铵对叶肉细胞叶绿体光合磷酸化反应的抑制作用比鞘细胞叶绿体光合磷酸化反应要强烈得多。gramicidla D对这两种叶绿体的作用与NH_4Cl作用则相反,它对鞘细胞叶绿体磷酸化反应的抑制远比对叶肉细胞叶绿体磷酸化反应的抑制作用强烈。缬氨霉素对叶肉细胞叶绿体PSP活力无显著的影响,但对鞘细胞叶绿体PSP活力有明显的抑制作用。说明在恒态下这种叶肉细胞叶绿体的PSP反应中驱使ATP形成的PMF主要由(⊿H~+)组成,鞘细胞叶绿体中推动ATP形成的PMF主要组成为⊿φ。叶肉细胞叶绿体在氯化铵和短杆菌肽共同作用下它的PSP反应几乎完全被抑制,而鞘细胞叶绿体的PSP反应还残留为对照的23％。在⊿H~+和⊿φ完全消失的情况下,鞘细胞叶绿体仍能形成相当数量的ATP。这种现象再次说明可能还有一种不以膜内外势差(⊿H~+,⊿φ)形式的膜上高能态存在,这种高能态可直接推动ATP形成。     

增甘膦(Glyphosine)和调节膦(Krenite)对叶绿体光化学反应的效应

用2～12 mM增甘膦处理叶绿体,其循环磷酸化活力均高于对照,经增甘膦处理的叶绿体,再用两倍体积的缓冲液洗涤两次并离心,所得叶绿体的磷酸化活力仍比对照的要高。对照叶绿体的非循环磷酸化速度在处理时的较高温下降低得很多,而处理的叶绿体的活力变化不大或略有上升。增甘膦处理的叶绿体,其非循环磷酸化活力和非循环磷酸化条件下的铁氰化钾还原活力均比对照的要高,故其磷/氧值维持不变或略有下降。在5×10~(-5)～5x10~(-3)M,调节膦促进铁氰化钾还原,抑制非循环磷酸化,表现出明显的解联效应。调节膦也抑制循环磷酸化。这种抑制是与反应底物非竞争性的。在抑制磷酸化的有效浓度范围内,调节膦也抑制膜上ATPase活性和光诱导的叶绿体的质子吸收。增甘膦能促进电子传递从而也促进光合磷酸化。调节膦则具有光台磷酸化的解联剂的特征。     

菠菜和蚕豆叶绿体CF_1结构与功能的比较

比较了菠菜和蚕豆叶绿体的光合磷酸化活力以及由不同活化方法活化的叶绿体及可溶CF1的Mg2＋－ATPase和Ca2＋－ATPase的活力,观测到两种叶绿体ATPase的合成和水解ATP的功能有明显差异。从两种叶绿体CF1的SDS－PAGE图谱上可见蚕豆CF1的ε亚基分子量明显小于菠菜的,蚕豆CF1的α和β亚基间分子量的差别也比菠菜的小。     

植物叶绿体互补作用的研究——Ⅰ.杂交双亲叶绿体的互补作用

本文报道水稻“三系”叶绿体和大豆叶绿体希尔反应(光还原DCIP)的互补作用的结果。水稻(或大豆)杂交双亲叶绿体在体外等量混合时,其希尔反应活性大于两亲本叶绿体的平均值。实验结果表明:(1)水稻不育系+恢复系或保持系+恢复系的混合叶绿体有明显的互补作用;而不育系+保持系的混合叶绿体无互补作用。(2)提取叶绿体后的上清液与叶绿体混     

菠菜和蚕豆叶绿体CF1结构与功能的比较

比较了菠菜和蚕豆叶绿体的光合磷酸化活力以及由不同活化方法活化的叶绿体及可溶ＣＦ１的Ｍｇ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ和Ｃａ＾２＋－ＡＴＰａｓｅ的活力,观测到两种叶绿体ＡＴＰａｓｅ的合成和水解ＡＴＰ的功能有明显差异。从两种叶绿体ＣＦ１的ＳＤＳ－ＰＡＧＥ图谱上可见蚕豆ＣＦ１的ε亚基分子量明显上于菠菜的,蚕豆ＣＦ１的α和β亚基间分子量的差别也比菠菜的小。     

关于光合膜上蛋白质的功能分析——光系统Ⅱ膜上存在有类似“门”和“沟”结构的进一步证据

胰酶消化诱导低浓度CCCP对菠菜叶绿体的PS-Ⅱ活性产生强烈的抑制作用,牛血清蛋白处理对这种抑制作用有明显的恢复效应。通过测定室温下chl a 680 nm的劳光变化,发现:胰酶消化抑制叶绿体的可变荧光产率,同时也诱导低浓度CCCP对可变荧光产生抑制作用。牛血清蛋白对胰酶诱导CCCP的抑制作用有明显的恢复效应,而卵清蛋白则无类似的效果。无论是卵清蛋白,或是牛血清蛋白对胰酶或高浓度CCCP引起的可变荧光下降均无影响。用基本反应介质洗涤牛血清蛋白处理过的叶绿体,不影响牛血清蛋白对酶诱导CCCP抑制效应的恢复作用。这些实验结果支持在PS-Ⅱ膜上存有类似“门”和“沟”结构的假设。     

硫氧还蛋白对核酮糖1,5-双磷酸羧化酶的活化作用

用菠菜叶制备了硫氧还蛋白,并根据它对 FBPase 和 NAD-G3PDH 的活化作用鉴定出所制得的硫氧还蛋白是有活性的。菠菜叶绿体可溶部分中的 RuBPCase(EC4.1.1.39)的活性用分光光度法测定。外加 RuBPCase 的实验证明在测定系统中它是限速的。进一步的实验证明经二硫苏糖醇还原的硫氧还蛋白确能活化叶绿体可溶部分中的 RuBPCase。本实验结果提供了光活化 RuBPCase 的一种可能的机理。     

甜菜ATP合酶β亚基基因atpB的克隆、序列分析及进化

atpB基因编码ATP合酶β亚基,是光合作用中的重要基因。ATP合酶是生物体内能量代谢的关键酶,参与氧化磷酸化和光合磷酸化反应。利用植物叶绿体基因组在进化过程中高度保守的特点,根据已知植物烟草、水稻和菠菜等的叶绿体基因组全序列,设计并合成了一对引物,以甜菜叶绿体DNA为模板,PCR扩增得到包含atpB完整基因(GenBank登录号为DQ067451)在内的一段序列,测序与序列分析表明:该克隆片段全长2 293 bp,其中包括有1 497 bp的编码区序列,推测编码498个氨基酸。同源性比较,该克隆基因与烟草、菠菜、油菜、水稻atpB基因的核苷酸序列同源性分别为90.92%、95.79%、87.71%和86.37%,推测的氨基酸序列同源性分别为94.58%、97.19%、92.17%和91.97%。同时,建立了几种植物的氨基酸序列系统进化树。     

外源添加巨桉两种挥发性化合物对受体植物萌发、生长及四种生理指标的影响

在前期巨桉挥发性物质鉴定及其林龄效应研究的基础上, 结合预备实验选择含量较高且随林龄变化较为明显的两种挥发性化合物(正癸烷和 2,2,4,6,6-五甲基庚烷), 研究其对受体植物(萝卜 Raphanus sativus、绿豆 Vigna radiata、莴苣 Lactuca sativa)萌发、生长及四种生理指标的影响。结果显示: 1)两种化感物质对三种受体植物种子萌发均具有抑制作用, 且随浓度升高而增强。两物质对三种受体植物根长呈低促高抑现象且随浓度的增加抑制作用逐渐增强。正癸烷对三种受体植物苗高具有低浓度促进高浓度抑制作用; 2,2,4,6,6-五甲基庚烷对萝卜和莴苣苗高具有低促高抑的作用,对绿豆苗高呈现高浓度显著抑制作用。正癸烷对萝卜、绿豆苗/根鲜重比随浓度增加呈现不显著或促进作用, 对莴苣苗/根鲜重比作用不显著; 2,2,4,6,6-五甲基庚烷对萝卜和绿豆的苗/根鲜重比呈现低浓度无显著变化高浓度促进作用, 而对莴苣苗/根鲜重比影响不显著。2)正癸烷和 2,2,4,6,6-五甲基庚烷对莴苣、2,2,4,6,6-五甲基庚烷对萝卜的 SOD活性含量无显著影响, 这两种物质对其它受体植物的 SOD、CAT 活性均具有低浓度促进或影响不显著, 高浓度时显著抑制作用。两物质对三种受体植物 MDA 含量具有低浓度抑制或无显著变化, 高浓度促进作用。两种化感物质对三种受体植物幼苗根系活力(TTC)均呈现低浓度促进或影响不显著高浓度抑制作用。     

蛇毒对菠菜完整叶绿体的作用

用眼镜蛇(Naja naja)蛇毒或由此提取的磷脂酶 A 处理菠菜离体叶绿体,可抑制光合电子传递及光合磷酸化活力。加入人工电子供体 DCPIPH_2或 TMPDH_2后,可测到 NADP 或 MV 光还原,且不受 DCMU 抑制。加入人工电子受体 BQ 或 TQ,能恢复叶绿体的放氧活力,仍偶联有磷酸化作用,但受 DCMU 的抑制。这表明蛇毒抑制的叶绿体可以分别测到光系统Ⅰ及光系统Ⅱ的电子传递。抑制作用是切断了两个光系统之间的电子传递,其抑制部位可能在质醌附近。电子显微镜形态观察指出,蛇毒对叶绿体片层结构的破坏过程,可以与功能上的失活对应起来。     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅷ、6-苄氨基嘌呤对光合磷酸化的促进作用

在反应介质pH 7.2条件下,观察到6-BA处理叶绿体后,能促进循环(+PMS)和非循环(+FeCy或MV)的光合磷酸化反应,提高叶绿体的偶联程度,增加P/e_2比值。此促进现象与叶片的生理状态密切有关。在对光合磷酸化有促进作用的情况下,6-BA可改善类囊体的能化状态,增加高能态的积累。对光激活的叶绿体膜上Mg~(2+)-ATP酶和偶联因子热活化的ATP酶活力均表现出促进作用。6-BA的作用部位可能与膜上的偶联因子有关。     

光合产物水平与光合机构运转关系的探讨

在作了增加或减少光合产物含量的处理之后测定了菠菜叶片的净光合作用速率及其离体叶绿体的希尔反应、光合磷酸化与碳固定活力和叶片的蔗糖、淀粉含量。 光合产物的短期(6小时)积累对叶片的净光合作用速率和离体叶绿体的 CO_2固定没有明显影响。但是,处理叶片离体叶绿体的光合磷酸化活力往往稍低于对照。光合产物的较长期(3～5天)积累引起叶片净光合作用速率、离休叶绿体的希尔反应、光合磷酸化和碳固定活力的明显下降,而处理叶片的呼吸速率比对照增加二倍多。由遮阴而引起光合产物亏缺后,叶片净光合作用速率和离体叶绿体希尔反应、光合磷酸化活力也下降。在遮阴时将离体叶片的叶柄插在0.1M的蔗糖溶液中,其后来的净光合作用速率比叶柄插在水中的对照提高20％之多。 叶片光合产物含量与净光合作用速率之间的关系,可以用一条钟罩形的曲线来表示。当光合产物含量远低于或高于一个最适值时,光合产物水平与净光合速率之间分别有正相关或负相关;而当光合产物含量处于这个最适值附近的一定范围内时,似乎没有仟么明显的相关。这种曲线可以解释其他作者获得的许多相互矛盾的结果。