高温强光对小麦叶绿体Deg1蛋白酶和D1蛋白的影响及水杨酸的调节作用

以小麦品种矮抗58为材料,采用0.3 mmol/L水杨酸(SA)溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,进行3种不同的光温处理:适宜温度中等光强(25℃,600 μmol m-2 s-1)2h、高温强光(38℃,1600μmol m-2 s-1)2h、高温强光2h后置于适宜温度中等光强下恢复3h.测定不同光温条件下,小麦叶绿体的Deg1蛋白酶、D1蛋白和PSⅡ功能的变化及SA的调节效应.结果表明,高温强光胁迫导致Deg1蛋白酶和D1蛋白降解,PSⅡ功能发生可逆损伤.与对照相比,水杨酸预处理不仅能够抑制高温强光下小麦叶绿体Deg1蛋白酶和D1蛋白的降解,维持较高的PSⅡ原初光化学效率(Fv/ Fm)、实际光化学效率(φPSⅡ)、电子传递速率和净光合速率(Pn),而且加快回到非逆境下PSⅡ功能的恢复.     

高温强光对温州蜜柑叶绿素荧光、D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响及SA效应

以3年生温州蜜柑（Citrus unishiu Marc.）植株为试材,用叶绿素荧光分析、Western-blotting蛋白质印记技术及DAB（3,3'-二氨基联苯胺）显色法,研究了高温强光（38℃和1600 μmol?m-2?s-1）对叶片叶绿素荧光参数、PS（光系统）II反应中心D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响和SA（水杨酸）的效应。结果表明,高温强光交互作用4 h后,叶片的初始荧光Fo升高,最大光能转化效率Fv/Fm、表观光合电子传递速率ETR及PSII的量子产额ΦPSII显著降低,在D1蛋白降解的同时,Deg1蛋白酶含量也下降,并伴有H2O2的积累。在高温强光下,外源的H2O2使叶绿素荧光动力学快相参数(Fi-Fo)/(Fp-Fo)值（反映PSII中QB非还原中心的数量）升高和I-P的斜率（反映PSII 活化中心还原态QA积累的值）下降,Fv/Fm、ETR、ΦPSII及D1蛋白和Deg1蛋白酶下降幅度增大;而外源的SA使这些参数下降幅度减小。这些结果说明,高温强光诱导H2O2的积累造成Deg1蛋白酶和光系统反应中心D1蛋白的降解,Deg1蛋白酶的减少也进一步限制了D1蛋白的周转,进而使温州蜜柑PSII反应中心遭到破坏,SA对光合机构光破坏有保护作用。     

外源Ca2＋对高温强光胁迫下灌浆期小麦叶片光合机构运转的影响

灌浆期叶面喷施10mmol·L-1 CaCl2对高温强光胁迫下小麦叶片光合电子传递、放氧速率、叶绿素荧光参数和D1蛋白的影响结果表明,Ca2＋预处理可保护D1蛋白,削弱其降解,提高光系统I（PSI）和光系统Ⅱ（PSⅡ）子传递速率、全链电子传递速率、净光合速率（Pn）、PSII最大光化学效率（Fv/Fm）、PSII实际光化学效率（ΦPSⅡ）和光化学猝灭（qp）,维持较低的Fo,最终导致小麦适应高温强光的能力提高。     

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.     

水杨酸对高温胁迫下黄瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响

以津春3号黄瓜为试材,对其喷施0.05、0.1和0.5 mmol/L的水杨酸(SA)溶液,并进行了昼(40±1)℃/夜(30±1)℃高温胁迫处理,研究了黄瓜幼苗四叶期叶片叶绿素荧光参数变化.结果表明,高温胁迫下幼苗叶绿素荧光参数Fo、NPQ等显著升高,Fv/Fm、Fv′/Fm′等明显降低,嫁接苗的变化趋势弱于自根苗;不同浓度的SA溶液可缓解高温胁迫对黄瓜幼苗叶绿素荧光参数的影响,且以0.1 mmol/L的SA处理效果最优.     

外源水杨酸对镉胁迫甜瓜幼苗生长与光合气体交换和叶绿素荧光特性的影响

以甜瓜品种‘哈密绿’为试验材料,采用基质栽培方式,研究了10~200μmol·L-1外源水杨酸(SA)对镉胁迫(100mg·L-1 Cd2+)下甜瓜幼苗生长、叶绿素含量、光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响,以探讨外源SA调控Cd2+胁迫伤害的可行性。结果显示:Cd2+胁迫能显著影响甜瓜幼苗的生长和相关光合指标。适宜浓度外源SA能不同程度缓解甜瓜幼苗所受Cd2+胁迫伤害,并以100μmol·L-1 SA处理效果最好,其显著促进了幼苗生长,提高了叶片叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs),以及PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ天线转化效率(Fv′/Fm′)、实际光化学效率(ФPSⅡ)、光化学荧光猝灭系数(qP)和光化学反应能量(P);显著降低了初始荧光(F0)、非光化学荧光猝灭系数(NPQ)、天线热耗散能量(D)和非光化学反应耗散能量(E)。研究表明,外源SA缓解甜瓜幼苗Cd2+胁迫伤害具有剂量效应,以100μmol·L-1 SA的效果最好,有利于甜瓜幼苗在Cd2+胁迫下光合作用的维持,提高光合电子传递效率和对光能的捕获与转换,降低Cd2+胁迫对植物的损伤,从而促进生长。     

水杨酸对镉胁迫小麦叶绿素荧光参数的影响

以新麦18为材料,利用叶绿素荧光技术,分析水杨酸对镉胁迫叶绿素荧光参数的影响。结果表明,水杨酸处理(SA)镉胁迫小麦,根系镉含量显著下降;根长,叶绿素含量,叶绿素荧光参数Fv/Fm、φPSⅡ、SqP和qN下降幅度显著小于CK。可见水杨酸阻止了镉进入小麦的根部,使其表现出较高的光合效率。上述结果表明水杨酸处理显著提高了小麦的耐镉特性。     

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.     

Deg2蛋白酶在拟南芥光损伤D1降解及光保护中的作用

已有研究表明叶绿体内有200种蛋白酶,然而,多数蛋白酶的作用机制尚不清楚,尤其哪些蛋白酶参与了D1蛋白周转.其中Deg2蛋白酶体外实验证明,其参与了光损伤D1蛋白的的初步剪切.为了进一步研究Deg2蛋白酶在植物体内的作用机制,我们筛选了拟南芥Deg2蛋白酶功能缺陷型突变体.在120 μmol·m-2·s-1光照生长条件下,deg2突变体与野生型的生长曲线基本一致;在进一步的高光胁迫(1 800 μmol·m-2·s-1)处理及相同的光胁迫处理条件下,无论林可霉素存在与否,突变体PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)都和野生型没有区别;利用蛋白免疫印迹实验同样证明了光损伤D1蛋白的降解速度在deg2突变体和野生型之间也没有明显区别.我们认为Deg2蛋白酶在光抑制情况下对于光损伤D1蛋白的降解以及PSⅡ的修复不是必需的.     

不同胁迫处理对刺栲叶片叶绿素a荧光的影响

探讨了光强、温度和水分胁迫对刺栲(Castanopsis hystrix)体叶片叶绿素a荧光特征的影响,由此了解它的基本生物学特性。结果表明:(1)强光(1 300μmol.m-2.s-1左右)未胁迫时下降6.1%,表现轻微光抑制;(2)黑暗下低温(4℃,72 h)处理后电子传递速率下降较少(21.1%),初始荧光Fo保持稳定;与25℃对照相比,Fv/Fo和Fv/Fm无显著变化,表明黑暗下零上低温对PSⅡ潜在活性及光化学效率影响较小;(3)高温(40℃)胁迫显著影响了PSⅡ反应中心活性,ETR,Fv/Fm和Fv/Fo下降在处理2 h后达到极显著水平(p<0.01),Fo上升在处理4 h后也达到显著水平(p<0.05);(4)PEG诱导的水分胁迫严重影响了其光合机构活性,表现在无论与处理前比较、还是与耐旱种降真香(Acronychia pedunculata)的比较,其Fo上升和Fv/Fm、Fv/Fo下降都达到显著水平,表明其不耐干旱。     

外源水杨酸对光抑制条件下小麦叶片光合作用的影响

以浓度为50、100、200 mg·kg-1的水杨酸(SA)预先处理灌浆期的小麦叶片,可有效防护强光所致的氧化损伤,维持较高的超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,减轻丙二醛(MDA)积累.叶片在光抑制条件下,可维持较高的通过PSⅡ电子传递速率(Fm/Fo)、PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ量子效率(ΦPSⅡ)、光化学猝灭系数(qP)、净光合速率(Pn)和较低的非光化学猝灭系数(qNP).其中,以较低浓度SA(50 mg·kg-1)的效果较好.     

外源Ca2+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

用10 mmol·L^-1 CaCl₂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 ℃,1600 μmol·m^-2·s^-1）胁迫,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,以研究外源Ca²⁺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.结果表明：CaCl₂溶液预处理使小麦叶片在高温强光逆境下PSⅡ反应中心发生可逆失活,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,暗恢复后PSⅡ反应中心活性迅速恢复,全链电子传递速率和PSⅡ电子传递速率恢复至对照水平,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)、光化学猝灭系数（q_P）和净光合速率（P_n）.表明外源Ca²⁺通过调节小麦叶绿体D₁蛋白的周转,促进了PSⅡ的正常运转,减轻了高温强光胁迫对叶片光合机构的损伤.     

芳樟不同无性系叶片光合色素含量及叶绿素荧光参数分析

对18个芳樟[Cinnamomum camphora (L.) Presl]无性系叶片光合色素含量和叶绿素荧光参数进行了测定,并对各参数的相关性进行了分析;基于上述测定结果对供试的18个芳樟无性系进行了聚类分析.结果表明:芳樟不同无性系叶片叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量分别为0.60～2.26、0.24～1.15和0.14～0.50mg· g-1,差异较大,部分无性系间叶绿素a和b以及类胡萝卜素含量差异达显著水平;其中,无性系BT2叶片的叶绿素a含量在18个无性系中最高,叶绿素b及类胡萝卜素的含量也较高.各无性系间叶片的初始荧光(Fo)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ电子传递情况(Fm/Fo)、光化学淬灭系数(Qp)、非光化学淬灭系数(NPQ)和PSⅡ实际光化学效率(Qy)差异明显,且部分无性系间的差异达显著水平;各无性系间的最大荧光(Fm)、可变荧光(Fv)和荧光下降比值(Rfd)差异不显著.在各叶绿素荧光参数中,Fo与Fm显著正相关;Fm与Fv、Fv/Fm、Fv/ Fo、Fm/Fo以及Fv/Fm与Fv、Fv/Fo、Fm/Fo、Qy间均存在极显著正相关,其中Fv/Fm与Fv/ Fo、Fm/Fo的相关系数均达0.98;Qp与NPQ、Rfd呈极显著正相关,与其他参数则总体上呈负相关;Qy与Fm、Fv、Fv/Fm、Fv/Fo、Fm/Fo以及Rfd与NPQ、Qp、Qy均存在显著或极显著正相关.采用欧氏距离法,可将18个无性系划分为2类:第1类包含16个无性系;第2类仅包含无性系PC5和WP1.第1类又可进一步划分为2个亚类:第1亚类仅包含无性系BY2;第2亚类共包含15个无性系,其中的BT1与BT2距离最短,光合生理特征最接近.根据研究结果,初步推断芳樟各无性系叶片的潜在光化学活性和电子传递情况共同影响PSⅡ光能转换效率;无性系116、187、BT1和MD1对光能的利用率较高;无性系BT2则具有良好的光合生理性能.     

强光及外源活性氧对莴苣叶绿素荧光的影响

莴苣叶绿体在强光处理下发生先抑制,主要表现为叶绿素荧光参数Fv／Fm和ΦPSⅡ降低;外源活性氧H2O2、O2·OH和1O2均能引起叶绿体PSⅡ光化学效率Fv／Fm不同程度的下降,其中以1O2影响最明显;H2O2在诱导叶绿体荧光猝灭过程中,引起荧光产量降低,而使qp、qN、ΦPSⅡ、KD上升;在H2O2诱导的叶绿体荧光猝灭过程中,Fe2 能使qN和KD低于对照;由于1O2的产生对PSⅡ反应中心造成了损伤,引起qp和ΦPSⅡ下降。     

高温胁迫下苋菜的叶绿素荧光特性

为了探明高温胁迫对苋菜(Amaranthus tricolor L.)光合过程的影响,用不同温度(25、30、35、40、45℃)处理苋菜植株1h后,随即测定了其叶绿素荧光动力学参数和快速光响应曲线特征参数的变化.结果表明:40℃以上高温胁迫下,苋菜叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在光化学效率(Fv/Fo)、最大光化学效率(Fv/Fm)下降;最大荧光(Fm)、光合电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光化学效率(Yield)、光化学淬灭系数(qP)也均有所下降;而初始荧光(F.)和非光化学淬灭系数(NPQ)在40℃以上高温胁迫下显著上升.叶绿素荧光快速光响应曲线测定结果表明,初始斜率α、最大相对电子传递速率ETRmax和半饱和光强Ik在40℃以上高温胁迫下有所下降.研究表明,40℃以上高温胁迫对苋菜的光能的吸收、转换、光合电子传递和强光耐受能力等均有一定的影响.     

外源NO对NaCl胁迫下长春花幼苗生物量和叶绿素荧光的影响

在温室条件下采用盆栽法,研究了50mmol·L-1NaCl胁迫下5个不同浓度外源NO供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)对长春花(Catharanthus roseus)幼苗生物量、叶绿素含量和叶绿素荧光的影响。结果表明:(1)鲜重和干重均在S2(50mmol·L-1NaCl+0.1mmol·L-1SNP)处理下达到最高,分别较对照S0(50mmol·L-1NaCl)显著增加18.8%和13.9%。叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素与生物量相似,均在S2处理下含量最高,但它们均与S0无显著差异,叶绿素a/b变化较为复杂。(2)0.1mmol·L-1SNP缓解盐胁迫对PSⅡ反应中心的破坏效果最好,显著提高50mmol·L-1NaCl胁迫下长春花幼苗叶片的可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、实际光化学效率(φPSⅡ)和光化学荧光猝灭系数(qP),降低了初始荧光(Fo)、非光化学荧光猝灭系数(qN)。综上所述,0.1mmol·L-1SNP能够通过降低盐胁迫对叶绿素的降解和对PSⅡ反应中心的破坏,促进幼苗生长,提高对50mmol·...     

水分胁迫对不同抗旱类型冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响

在人工气候室水培条件下,选用3个不同抗旱类型的冬小麦品种,研究了水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响。结果表明：水分胁迫下,冬小麦幼苗可变荧光(Fv)、最大荧光(Fm)、可变荧光与最大荧光比(Fv／Fm)、可变荧光与初始荧光比(Fv／Fo)、光化学淬灭系数(qF)均降低;而初始荧光(Fo)与非光化学淬灭系数(qNP)则升高,说明光系统Ⅱ(PSⅡ)受到了伤害,使得PSⅡ原初光能转换效率(Fv／Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv／Fo)降低;光合电子传递、光合原初反应过程受到抑制,起光保护作用的热耗散提高。但水分胁迫下品种间各参数变化幅度不同。除qNF外,其余各参数均为抗旱性越强降低幅度越小,而qNF则升高幅度越大。说明水分胁迫对冬小麦幼苗叶绿素荧光参数的影响与其抗旱性密切相关。     

外源Ca~(2+)对高温强光下西葫芦幼苗形态特征、光合特性及荧光参数的影响

选用西葫芦(Cucurbita pepo)品种"阿兰"一代为试验材料,研究了外源Ca2+处理对高温强光交叉胁迫下西葫芦幼苗生长特征、光合特性及叶绿素荧光参数的影响.结果表明:高温强光胁迫下,5～20mmol·L-1Ca2+处理的西葫芦幼苗具有较高的株高和较大的叶面积,其叶绿素、类胡萝卜素含量及光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学猝灭系数(qP)均较高,而胞间CO2浓度(Ci)和非光化学猝灭系数(NPQ)较低,其中以10mmol·L-1Ca2+处理效果最好.说明5～20mmol·L-1Ca2+处理能有效缓解高温强光对西葫芦光合机构的不可逆伤害,使其保持较快的光合电子传递速率和较高的PSⅡ电子传递活性.Ca2+处理浓度超过40mmol·L-1时对高温强光胁迫没有缓解效应.     

高温胁迫对柑橘光合速率和光系统Ⅱ活性的影响

用红外CO2分析仪和叶绿素荧光仪测定了温州蜜柑和脐橙叶片的净光合速率(Pn)、初始荧光(Fo)、最大光能转换效率(Fv／Fm)及电子传递速率(ETR)．结果表明,与常温(25℃)相比,高温胁迫(38～40℃)使温州蜜柑和脐橙叶片的Pn、Fv／Fm及ETR下降,Fo升高．胁迫25d后温州蜜柑和脐橙叶片的Pn分别下降55．6％和39．8％．Fv／Fm下降22．0％和6．7％,ETR下降55．0％和41．5％,Fo分别上升了113．8％和14．9％．柑橘经高温胁迫后,在25℃下处理10d,叶片的Pn、Fv／Fm、Fo及ETR恢复明显．这些结果说明柑橘的光合速率下降与PSⅡ反应中心失活有关．     

外源甜菜碱对盐胁迫下枸杞光合功能的改善

研究了外源甜菜碱对盐胁迫下枸杞扦插苗叶片光合功能的影响。结果表明,外源甜菜碱能使盐胁迫下的枸杞叶片叶绿素荧光动力学参数Fo、Fm、Fv、Fv／Fm、Fm／Fo和Fv／Fo增高,使光合色素叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和类胡萝卜素(Car)含量明显增加,叶绿素a与b的比值(Chla／Chlb)升高,类胡萝卜素与叶绿素的比值(Car／Chl)降低,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获、吸收、传递和转换,提高叶片的光合活性,降低盐胁迫对植物的抑制作用。