叶绿体膜的结构与功能——ⅩⅢ、发育完善和发育不完善的叶绿体膜的荧光特性比较

小麦发育完善和发育不完善叶绿体膜的低温荧光光谱有着明显的区别,发育完善的叶绿体膜的F_(685)/F_(735)比值为0.81,而发育不完善的叶绿体膜的F_(684)/F_(725)比值却为5.83。发育不完善的叶绿体含有很少或不含叶绿素b及类胡萝卜素。Mg~(2 )提高正常叶绿体F_(685)相对荧光产量,降低F_(735)的相对荧光产量,而对发育不完善的叶绿体膜的荧光发射几乎不发生影响。这和它缺乏捕光叶绿素a/b蛋白复合物及PSI外周天线或内侧天线有关。     

Mg2+对生长在不同光强下的小麦叶绿体光合功能的影响

研究结果表明,Mg~(2+)对生长在不同光强度下的小麦叶绿体光合功能有不同影响。与生长在低光强(2×10~8勒克斯)下的小麦叶绿体相比,Mg~(2+)更加明显地降低从生长在高光强(2×10~4勒克斯)下的小麦所分离的叶绿体的吸收光谱在红区和蓝区的吸收峰值;但它更大幅度地提高后者在低温(77K)下的PSⅡ相对荧光产量(F_(687))与PSⅠ相对荧光产量(F_(742))的比值,PSⅡ活性和PSⅡ原初光能转化效率。实验结果证明,更高的光强度可能有利于叶绿体形成更多可流动的LHC-Ⅱ和LHC-Ⅰ。     

胰蛋白酶消化对菠菜叶绿体萤光影响的分析

用胰蛋白酶消化菠菜叶绿体,叶绿体的F_(684)相对萤光强度下降。在反应液中加入光系统Ⅱ的电子受体(DCIP 或Fecy)和光系统Ⅱ的电子传递抑制剂—DCMU,可以改变叶绿体F_(684)的相对萤光强度,但不影响与胰蛋白酶消化有关的萤光强度下降。用不同波长的光(436nm 和470nm)激发胰蛋白酶消化过的叶绿体,所测得的F_(684)变化、叶绿体中叶绿素含量变化以及吸收光谱变化的实验结果,说明用胰蛋白酶消化叶绿体后,使部分叶绿素从叶绿体上脱落,其中叶绿素b 的脱落量较高。表明胰蛋白酶消化所诱导的萤光强度下降与色素蛋白复合体受损有关。     

胰蛋白酶消化对菠菜叶绿体萤光影响的分析

用胰蛋白酶消化菠菜叶绿体,叶绿体的F_(684)相对萤光强度下降。在反应液中加入光系统Ⅱ的电子受体(DCIP或Fecy)和光系统Ⅱ的电子传递抑制剂—DCMU,可以改变叶绿体F_(684)的相对萤光强度,但不影响与胰蛋白酶消化有关的萤光强度下降。用不同波长的光(436nm和470nm)激发胰蛋白酶消化过的叶绿体,所测得的F_(684)变化、叶绿体中叶绿素含量变化以及吸收光谱变化的实验结果,说明用胰蛋白酶消化叶绿体后,使部分叶绿素从叶绿体上脱落,其中叶绿素b的脱落量较高。表明胰蛋白酶消化所诱导的萤光强度下降与色素蛋白复合体受损有关。     

叶绿体膜的结构与功能 Ⅱ.钾离子和镁离子对两种类型叶绿体膜吸收光谱及光系统Ⅱ功能的影响

研究不同阳离子和不同阳离子浓度对两种类型的叶绿体膜吸收光谱和光系统Ⅱ功能的影响。观察到一价的 K~ 和二价的 Mg~(2 )对发育完善的叶绿体膜的吸收光谱具有同样的效应,它们均降低这种叶绿体在红区和蓝区的吸收峰,峰值的降低与离子浓度成正相关。而在发育不完善的叶绿体中却没有观察到类似的现象。在不同浓度的 K~ 和 Mg~(2 )的存在下,红区的吸收峰几乎完全重叠,仅在蓝区稍有变化。不同浓度的 K~ 和 Mg~(2 )对上述两种类型的叶绿体膜的 DCIP 光还原速度均有促进作用,但是它们的促进作用有相当大的差别。本文还讨论了阳离子对这两种类型叶绿体膜吸收光谱和光系统Ⅱ活力不同影响的原因。     

外加因子对生长在不同光强下的小麦叶绿体荧光特性的影响

实验结果表明,叶绿体类囊体膜蛋白磷酸化提高小麦叶绿体在77K的PSI相对荧光产量(F740),而降低PSⅡ的相对荧光产量(F686),从而提高F740/F686的比值,但是与生长在低光强下的小麦相比,在高光强下生长的小麦,其叶绿体磷酸化后的F_(740)/F_(686)比值有更大幅度提高,这可能是由于较高的光强度有利于叶绿体形成更多可流动的LHC-Ⅱ的结果.此外,在室温条件下,用10μmol/I DCMU预处理生长在不同光强下的小麦叶绿体,它们的F_v/F_o和F_m/F_o比值均下降,所不同的是,在低光强下生长的小麦,其叶绿体的这两个比值被降低的幅度更大.     

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。     

CO2浓度倍增对小麦叶绿体超微结构、超分子结构及光谱特性的影响

超薄切片及冰冻撕裂电镜观察、吸收光谱及77 K低温荧光发射光谱的测定结果表明:CO2浓度倍增对小麦( Triticum aestivum L.)叶绿体的超微、超分子结构及光谱特性的影响均为正效应.具体反映在:(1)小麦叶绿体中除了比对照积累有较多的淀粉粒外,其基粒和基质类囊体膜发育较好;(2)叶绿体的光合膜系,无论是垛叠和非垛叠膜区,其镶嵌于内质膜撕裂面(EFs和EFu)及原生质膜撕裂面(PFs和PFu)的功能蛋白粒均比其对照的发育良好,尤其PFs 与EFs面较为突出,即它们除了所含蛋白粒的密度较大外,在EFs面上有时还呈现出密集有序的阵列结构;(3)叶绿体整个吸收谱带,尤其红区和蓝区的主峰均较其对照有较大的光吸收,表明对光能的捕获能力明显高于对照;(4)无论是以436 nm还是以480nm波长激发的,其叶绿体的F684/F733 (PSⅡ/PSⅠ)的比值均较对照的高,表明CO2浓度倍增条件下生长的小麦叶片叶绿体的PSⅡ相对荧光强度有所增强,这与叶绿体的超微、超分子结构及吸收光谱的测定结果相一致.以上结果可为小麦在高CO2浓度下增产提供理论依据.     

CO2浓度倍增对小麦叶绿体超微结构、超分子结构及光谱特性的影响

超薄切片及冰冻撕裂电镜观察、吸收光谱及 77K低温荧光发射光谱的测定结果表明 :CO2 浓度倍增对小麦(TriticumaestivumL .)叶绿体的超微、超分子结构及光谱特性的影响均为正效应。具体反映在 :(1)小麦叶绿体中除了比对照积累有较多的淀粉粒外 ,其基粒和基质类囊体膜发育较好 ;(2 )叶绿体的光合膜系 ,无论是垛叠和非垛叠膜区 ,其镶嵌于内质膜撕裂面 (EFs和EFu)及原生质膜撕裂面 (PFs和PFu)的功能蛋白粒均比其对照的发育良好 ,尤其PFs与EFs面较为突出 ,即它们除了所含蛋白粒的密度较大外 ,在EFs面上有时还呈现出密集有序的阵列结构 ;(3)叶绿体整个吸收谱带 ,尤其红区和蓝区的主峰均较其对照有较大的光吸收 ,表明对光能的捕获能力明显高于对照 ;(4)无论是以 4 36nm还是以 4 80nm波长激发的 ,其叶绿体的F684/F73 3 (PSⅡ /PSⅠ )的比值均较对照的高 ,表明CO2 浓度倍增条件下生长的小麦叶片叶绿体的PSⅡ相对荧光强度有所增强 ,这与叶绿体的超微、超分子结构及吸收光谱的测定结果相一致。以上结果可为小麦在高CO2 浓度下增产提供理论依据。     

光合磷酸化偶联机制研究——Ⅵ.叶绿体完整度对P/e_2值的影响

完整叶绿体的P/e_2值并不一定都大于破碎叶绿体,但如用水胀破叶绿体,则往往引起解联作用。在不同磷酸盐浓度下,观察到完整叶绿体制剂和同一制剂经TN缓冲液胀破被膜后的P/e_2值变化不一样。类似现象可在STN缓冲液制备的普通叶绿体及同一制剂的悬浮液中加入MgCl_2后的对比中看到。     

氮素水平对小麦幼苗叶绿体色素蛋白复合体含量的影响

在水培条件下,研究了不同氮素水平对小麦幼苗叶绿体色素、色素蛋白复合体含量及其光谱特征的影响。结果显示:(1)氮素水平较低时PSⅡ捕光色素蛋白复合体LHCⅡ在24~30 kD范围内的蛋白含量降低,不供氮时,色素蛋白复合体含量最低,而高分子量区域的蛋白组分相对较为稳定,说明氮素水平影响PSⅡ的多肽组分,而对PSⅠ多肽组分的影响相对较小。(2)室温吸收光谱分析表明,氮素水平较低时结合态色素的含量及比例发生改变,影响植物对光的吸收能力;荧光激发及发射光谱的峰值均随氮素浓度的升高而升高,说明增加施氮量时,叶绿体类囊体中受激发的色素分子数目增加,荧光强度也随之增大;叶绿体蛋白含量在16.86 mg.L-1氮素浓度时最大。     

菜豆叶片衰老期间叶绿体被膜膜脂与脂肪酸组分的变化

菜豆叶片叶绿体总脂和被膜膜脂中均含有单半乳糖甘油二脂和双半乳糖甘油二脂,在整个衰老期间两种糖脂的比值变化不大。叶绿体总脂中含有5种磷脂,脂肪酸以不饱和的亚麻酸为主,而被膜膜脂中仅含磷脂酰胆碱和磷脂酰甘油,脂肪酸以饱和的棕榈酸为主,不饱和亚油酸为次。叶片衰老过程中被膜所含两种磷脂比值明显降低,脂肪酸的不饱和指数也因亚麻酸相对含量显著减少、棕榈酸相对含量增加而降低。     

ABA诱致叶绿体膜脂变化和脂褐素类似物积累

酰脂是叶绿体膜结构的主要组分,它们的种类和在膜上的分布与膜的功能有关(Rawyler和Siegenthaler 1980)。Henry等(1982)曾证明,叶绿体在体外老化时膜的半乳糖脂和磷脂的相对含量发生变化。ABA一般能加速叶片的衰老反应,它在叶片衰老时积累(Wright和 Hiron 1970)。在气孔开启状态下,激动素有防止衰老的效应(Thimann和Satler 1979)。在衰老的菜豆(Pha-     

生长期间的光强度对小麦光谱特性的影响

在强光(20 klx)下生长的小麦,其叶片和叶绿体的低温(77K)荧光发射强度明显高于在弱光(2 klx)下生长的小麦。同时,前者的PSⅡ的相对荧光产量与PSⅠ的相对荧光产量的比值也高,表明增加光强度有利于PSⅡ的发育。此外。在强光下生长的小麦具有更高的PSⅡ活性和原初光能转化效率。在等量叶绿素的情况下,生长在弱光下的小麦,其叶绿体在吸收光谱上的两个特异吸收带都有较高的吸收值,表明它们比在强光下生长的小麦叶绿体含有较多的光合膜,从而有更大截获光能的面积。     

在两个品种大豆叶绿体膜中,Mg~(2+)诱导荧光改变与类囊体膜表面电荷的关系

用“冀北1号”和“丰收黄”两个品种大豆的叶绿体膜,测定了不同 Mg~(2+)浓度对它们的光诱导 chla 可变荧光及电泳速度的影响。虽然将这两种叶绿体膜悬于相同的低盐介质中,其光诱导可变荧光产率彼此不同,但它们的可变荧光产率与电泳迁移率则是彼此相关的,在这两种大豆的叶绿体膜中,Mg~(2+)诱导荧光产率增加和电泳迁移率下降的浓度曲线均呈现出类似的动力学变化。Mg~(2+)诱导上述两种现象所需要的最适浓度亦大抵相同。这些实验结果说明:Mg~(2+)诱导激发能在两个光系统之间分配的改变与其诱导类囊体膜表面静电性质的变化是密切相关的。文中讨论了膜表面蛋白质的羧基在 Mg~(2+)诱导效应中的可能作用。     

草甘膦对叶绿体能量转换的影响

除草剂草甘膦抑制植物叶绿体光合磷酸化活力,促进希尔反应活力,表现出明显的解偶联效应。它对叶绿体膜上腺三磷酶(ATPase)活力也起抑制效应,说明ATP合成被抑制不是由ATP酶活力变化所引起。这种解偶联现象主要是因光下质子转移受到抑制,在较低浓度的草甘膦影响下,先抑制质醌转移的质子进入膜内腔,浓度增加到20 mM,对水释放质子也有抑制。所以草甘膦对叶绿体能量转换的影响主要反映在质子转移被抑制,引起磷酸化活力受抑制。     

青海高原不同海拔珠芽蓼叶绿体超微结构的比较

 用电子显微镜技术观察研究了生长于青海高原3个海拔地带(2500m、3200m、3980m)的珠芽蓼(polygonum viviparum L．)叶绿体的超微结构,发现随着海拔的升高,叶绿体结构呈现显著的变化趋势。2500m和3200m处叶绿体形状规则,分布在细胞边缘。3980m处叶绿体膨大变形,且分布在整个细胞当中。海拔升高,类囊体膜减少,膜垛叠程度减小。不同海拔珠芽蓼叶绿体的类囊体膜结构差异较大,特点显著。随海拔升高,珠芽蓼叶绿体破坏程度增加。主要表现为类囊体膜肿胀、类囊体膜溶解和叶绿体破裂。许多破裂的叶绿体中残留有发达的基粒和大而多的淀粉粒。珠芽蓼叶绿体的这些结构特征,既是环境胁迫的结果,又是植物适应性的表现。     

GB对低温胁迫黄瓜叶绿体及SOD、POD同工酶的影响

采用电镜观察和聚丙烯酰胺垂直板电泳法,研究了GB对低温胁迫下黄瓜幼苗叶绿体超微结构和SOD、POD同工酶的影响。结果表明,低温胁迫下,GB可使黄瓜幼苗叶绿体膜结构保持完好,而对照的叶绿体基粒破坏严重;与对照相比,GB处理对SOD、POD同工酶谱带数目均无影响,但POD同工酶的P2(Rf0．24)、P3(Rf0．30)、P4(Rf0．36)酶带的活性增加,SOD同工酶的S1(Rf0．14)、S5(Rf0．58)酶带活性较高,保持了黄瓜幼苗体内相对较高的抗氧化酶活性。GB可保护膜的完整性和稳定性,从而提高黄瓜幼苗的抗冷性。     

叶绿体膜的结构和功能——ⅩⅣ.发育完善与发育不完善的叶绿体膜的某些荧光与延迟光特性的比较

用动力学分光光度计,测定和比较了发育完善与发育不完善小麦叶绿体膜的可变荧光(Fv)、固定荧光(Fo)及延迟光(D.L.)的一些特性、结果是:1.发育不完善叶绿体膜比发育完善的叶绿体膜有较强的Fo发射。2.发育完善的叶绿体膜加Mg~(2+)后,通常表现出Fv的显著增加,而发育不完善膜无Mg~(2+)的调节作用。3.发育不完善叶绿体膜的Fv上升时间约比发育完善的叶绿体膜慢1个数量级、而且,发育不完善膜的光合单位约为对照的1/7.4。4.发育不完善叶绿体膜的Fv下降时间要比发育完善的叶绿体膜慢得多。5.发育不完善叶绿体膜的Fv荧光诱导时间进程曲线,呈指数关系,而发育完善的叶绿体膜的Fv的对数时间进程Log(1-Fv％)呈S型。6.发育不完善叶绿体膜的毫秒级和秒级的延迟光发射及延迟光诱导时间进程都比发育完善的叶绿体膜弱得多。     

豌豆叶绿体脂氧合酶活性与叶片衰老及膜脂过氧化作用的关系

豌豆叶绿体脂氧合酶(LOX)活性在连体叶片衰老过程中变化不大。ABA处理离体叶片2d叶绿体LOX活性升高,处理时间延长活性下降。抗氧化剂α-生育酚、谷胱甘肽、没食子酸丙酯抑制豌豆叶绿体LOX活性。脂质过氧化产物丙二醛对豌豆叶绿体LOX和大豆纯LOX-1的活性均有抑制作用,大豆LOX-1能促进离体豌豆叶绿体膜脂过氧化作用。因此,豌豆叶绿体LOX可能参与叶片衰老过程中叶绿体膜结构和功能的改变,又受膜脂过氧化产物的制约。