高等植物光系统Ⅱ中强光照射产生

利用自旋捕捉电子顺磁共振(ESR)的方法对从菠菜叶绿体中分离提纯的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒产生Q2的机理进行了直接检测.通过对样品充氧、加入超氧化物歧化酶(SOD)抑制剂四氰乙烯(TCNE)以及原位光照检测ESR信号等手段,在PSⅡ中检测到O2与DMPO加合物的特征ESR信号.而在没有SOD抑制剂的情况下,光照时PSⅡ中O2与DMPO加合物浓度显著下降.进一步实验发现PSⅡ中O2产率与氧分子浓度直接正相关.O2产率还具有pH值依赖性,在pH值为6.0～6.5范围内,O2产率最高,大于此范围时则呈显著下降趋势.而PSⅡ颗粒的Tris处理也将导致O2产率的急剧减少.以上结果证实水裂解放氧十分活跃的PSⅡ也是高等植物叶绿体在光照下产生活性O2的主要部位,通常大部分的O2能被内源SOD清除,且O2的生成与PSⅡ的电子传递活性密切相关.     

高等植物光系统Ⅱ中强光照射产生超氧阴离子自由基的ESR探索

利用自旋捕捉电子顺磁共振（ESR）的方法对从菠菜叶绿体中分离提纯的光系统Ⅱ(PSⅡ)颗粒产生O₂^-_·的机理进行了直接检测.通过对样品充氧、加入超氧化物歧化酶（SOD）抑制剂四氰乙烯（TCNE）以及原位光照检测ESR信号等手段，在PSⅡ中检测到O₂^-_·与DMPO加合物的特征ESR信号.而在没有SOD抑制剂的情况下，光照时PSⅡ中O₂^-_·与DMPO加合物浓度显著下降.进一步实验发现PSⅡ中O₂^-_·产率与氧分子浓度直接正相关.O₂^-_·产率还具有pH值依赖性，在pH值为6.0～6.5范围内，O₂^-_·产率最高，大于此范围时则呈显著下降趋势.而PSⅡ颗粒的Tris处理也将导致O₂^-_·产率的急剧减少.以上结果证实水裂解放氧十分活跃的PSⅡ也是高等植物叶绿体在光照下产生活性O₂^-_·的主要部位，通常大部分的O₂^-_·能被内源SOD清除，且O₂^-_·的生成与PSⅡ的电子传递活性密切相关.     

亚硫酸对PSⅡ颗粒活性的伤害及Ca~(2 )的影响

PSⅡ颗粒的荧光产值依SO_3~(2-)浓度和处理时间的增加而减少,pH7.3以上受害严重;SO_3~(2-)对新鲜叶绿体的光化学活性不产生伤害,对老化叶绿体伤害严重,其叶绿素的分解速度低于DCIP光还原的降低速度。Ca~(2 )能减轻或消除SO_3~(2-)对叶绿体的伤害;对于PSⅡ颗粒则有加剧SO_3~(2-)伤害的作用,其规律可用Logistic方程表示。     

钙离子对PSII颗粒放氧活性的影响

外加5 mmol/L Ca~(2 )可以使菠菜PSⅡ颗粒的放氧活性增高。PSⅡ颗粒经EGTA透析、低pH值、光照、2 mol/L NaCl等处理后,放氧活性下降,同时,这些颗粒的钙含量也相应降低。但当外加 5 mmol/L Ca~(2 )时,可使这些颗粒全部或部分地恢复放氧活性。PSⅡ颗粒中存在的钙对放氧起着重要作用;钙在PSⅡ颗粒中的结合位点不止一个,其结合状态有紧密和松散之别。     

亚硫酸对ＰＳII颗粒活性的伤害及Ca2+的影响

PSⅡ1)颗粒的荧光产值依SO32-浓度和处理时间的增加而减少,pH7.3以上受害严重;SO32-对新鲜叶绿体的光化学活性不产生伤害,对老化叶绿体伤害严重,其叶绿素的分解速度低于DCIP2)光还原的降低速度。Ca2+能减轻或消除SO32-对叶绿体的伤害;对于PSⅡ颗粒则有加剧SO32-伤害的作用,其规律可用Logistic方程表示。     

UV-C对紫杉针叶叶绿体膜脂过氧化及PSⅡ电子传递活性的影响

在实验室条件下,用12W·m^-2剂量的紫外线C(UV-C,254nm)辐射紫杉针叶离体叶绿体．结果表明。随辐射时间的延长,活性氧清除系统中类胡萝卜素(Car)、谷胱甘肽(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性有不同程度的下降;脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量和膜相对透性有不同程度的增加;光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递活性显著下降,这种下降与光合活性光(PAR)强度呈反比;叶绿素对UV-C辐射不敏感．根据以上结果推测,UV-C辐射诱导叶绿体膜脂过氧化是导致PSⅡ电子传递活性下降的原因之一．     

Mn、Ca阳离子在菠菜PSII颗粒氧化水中的作用

用Triton X-100处理菠菜叶绿体,获得一个基本不含PSⅠ成分、而具放氧活性的PSⅡ颗粒。最适pH移至6.9,超过pH7.2就发生凝集,在照光下只形成很小或不形成H~+梯度,只有微弱的毫秒延迟荧光发射,老化和解联剂都不加速电子传递。 Mn、Ca阳离子促进PSⅡ颗粒的放氧和H~+释放,两者作用不能叠加。Mn离子只作用于活化的PSⅡ颗粒,对叶绿体和部分失活的PSⅡ颗粒无效。Ca离子对叶绿体、PSⅡ颗粒或部分失活的PSⅡ颗粒,都有相同程度的促进效应。     

模拟酸雨对龙眼叶片PSⅡ反应中心和自由基代谢的影响

酸雨对植物光合机构的伤害机理一直是生态学研究的热点之一,为了探讨叶面酸化导致的PSⅡ反应中心损伤和光合机构自由基累积之间的内在联系,以1年生龙眼(Dimocarpus longana Lour.)实生小苗为研究对象,采用盆栽试验,研究了模拟酸雨胁迫对龙眼叶片叶绿素荧光参数和自由基代谢的影响.结果表明:酸雨胁迫改变了龙眼叶片的快速叶绿素荧光诱导动力学曲线形状,伤害PSⅡ反应中心;pH2.5酸雨胁迫5d后最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ反应中心活性(1/F0-1/FM)、反应中心含量(RC/CSo)急剧下降;有活性反应中心的关闭程度(VJ)、失活反应中心的比例(Non-QA和Non-QB)显著增加,QA迅速还原;放氧复合体(OEC)被破坏;PSⅡ受体侧电子传递体数(Sm)、电子转化效率(ψ0)和电子传递速率((φ)E0)明显降低,叶面酸化导致光系统线性电子传递受损.pH2.5酸雨胁迫5d后叶片超氧阴离子自由基(O2(-))、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量显著增加;抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)转化为氧化型,还原型减少;超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性下降,叶绿体内自由基不能被及时清除,过多的自由基损伤光合器官,导致龙眼叶片PSⅡ受伤害.模拟酸雨胁迫伤害龙眼叶片PSⅡ反应中心供体侧和受体侧的电子传递体,造成同化力不足,清除自由基能力下降,导致叶绿体自由基累积,光合机构受到伤害.     

PSⅠ颗粒光抑制的可能机理(英文)

从菠菜 (SpinaciaoleraceaL .)叶绿体中提取的PSⅠ颗粒中加入不同浓度的组氨酸 ,利用光谱和SDS_PAGE技术研究了强光 ( 2 30 0 μmol·m-2 ·s-1)处理过程中外加组氨酸对色素和多肽光破坏进程的影响。强光处理可以使PSⅠ颗粒的光吸收减小 ,在照光 30min后外加组氨酸有效地抑制了光吸收减小的趋势。外加组氨酸在照光约 10min后对PSⅠ颗粒CD信号的下降也起到了明显的抑制作用。外加组氨酸对PSⅠ颗粒中色素保护作用的这种延迟现象表明 ,在强光照初期和后期PSⅠ颗粒光抑制的机理可能不同。外加组氨酸还可以有效地抑制光照过程中PSⅠ颗粒 77K荧光产量的下降。SDS_PAGE分析结果发现 ,外加组氨酸在光照过程中不但对PSⅠ颗粒的反应中心蛋白可以起到保护作用 ,对其他多肽组分同样有显著的保护作用     

镉离子对菠菜叶绿体光系统Ⅱ的影响

环境污染因子重金属离子镉(Cd~(2 ))对菠菜(Spinacia oleracea L.)叶绿体光合作用有明显的抑制作用,其中对光系统Ⅱ(PSⅡ)的抑制作用显著。5mmol/l Cd~(2 )可抑制 PSⅡ放氧活性53％。Cd~(2 )使叶绿体和 PSⅡ制剂的 DCIP 光还原活性降低;可变荧光也受到抑制。加入 PSⅡ的人工电子供体 DPC 仅使被抑制的 DCIP 光还原活性稍有恢复;加入羟胺对被抑制的可变荧光并无明显影响。因此我们认为 Cd~(2 )除了作用于 PSⅡ氧化侧外,还可能直接损伤了 PSⅡ反应中心。不同浓度的 Cd~(2 )处理后,叶绿体全电子链的电子传递活性比放氧活性的速率降低快。这暗示着 PSⅡ氧化侧不是 Cd~(2 )唯一的作用部位,在 PSⅡ与 PSⅠ之间的电子传递链上还存在有对 Cd~(2 )敏感的部位。