几种二价阳离子及表面活性剂对元麦叶原生质体电泳率的影响(简报)

原生质体电泳率的研究已应用于了解质膜表面的电荷特性。Ca~( )能影响原生质体质膜表面的电荷状况,在诱导融合时起重要作用。关于二价阳离子对质膜功能的影响,Caldwell报道了Ca~( )、Mg~( )、Mn~( )等多种二价阳离子对质膜ATP酶不同的激活效应。此外,Helenius等指出表面活性剂能改变膜的结构,并与膜脂作用而引起溶胞。为进一步了解不同的二价阳离子对质膜电荷特性的影响,及表面活性剂在改变膜结构这一复杂过程中对质膜电性影响的状况,我们报道Ca~( )、Mg~( )、Mn~( )等二价阳离子及几种表面活性剂对原生质体电泳率影响的结果。     

Kirin公司提高植物的耐寒性

日本的研究者遗传改造了脂肪酸的构型,使叶绿体膜发生改变,从而提高了植物对寒冷的抗性。Kirin Brewery Co.(Tochigi,Japan)参加了此项研究,希望有一天某些作物能经受冰冻。植物对寒冷的抗性,科学家称之为“冷敏感性”,与叶绿体膜的脂肪酸类型密切相关。叶绿体是植物赖以光合作用的绿色结构。当含有高浓度顺式不饱和脂肪酸时,如菠菜,植物就抗冷。而含有少量叶绿体顺式不饱和脂肪酸的南瓜藤,就很容易低温损伤。这些关键脂肪酸与磷脂酰甘油有关。后者在叶绿体膜上进行的光合作用中起作用。     

还原型二(三)磷酸吡啶核苷酸[NAD(P)H]脱氢酶复合体及叶绿体呼吸研究进展

除了经过光系统II和光系统I的非循环电子传递以外,围绕光系统I的循环电子传递对维持高效率的光合作用也是不可缺少的,其中叶绿体还原型二(三)磷酸吡啶核苷酸[NAD(P)H]脱氢酶复合体(NDH复合体)介导的循环电子传递是目前研究的热点。随着质体末端氧化酶(PTOX)的发现,NDH参与的循环电子传递与叶绿体呼吸在补充光合作用所需能量以及抵御光氧化胁迫过程中的作用正日渐引起研究者的重视。文章根据近年的研究进展就叶绿体NDH复合体及其介导的循环电子传递与叶绿体呼吸的生理功能做了综述。     

柑桔抗寒性与其膜脂脂肪酸组分的关系研究

作者采用气相色谱法对5年生宜昌橙、本地早、国庆一号、锦橙、沙田柚枳砧嫁接树,在抗寒锻炼过程中叶片的膜脂脂肪酸含量的变化进行了研究。结果表明:在日均温为24℃左右时,柑桔叶片开始积累不饱和脂肪酸,冬季叶片不饱和脂肪酸含量最高,比夏季要高60%以上,春季解除抗寒锻炼时,叶片膜不饱和脂肪酸含量下降,饱和脂肪酸含量上升。膜不饱和脂肪酸的积累与气温呈负相关关系。冬季叶片、茎韧皮部和叶绿体等组织器官的膜脂脂肪酸不饱和度、亚麻酸与亚油酸的比值,以及种子中亚油酸与棕榈酸含量之比,均与柑桔品种的抗寒性成正相关。     

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。     

细胞色素f在光合膜上功能的初步探讨

用阳离子一竭尽的菠菜叶绿体膜作为实验材料,比较研究了胰蛋白酶消化的叶绿体膜和非消化的叶绿体膜的四阶导数吸收光谱、细胞色素f的还原减氧化差异光谱和电子传递速率的变化,试图探索细胞色素f在光合膜上的功能.主要结果于下:(1)胰蛋白酶消化引起叶绿体膜四阶导数吸收光谱位于554nm吸收峰(CYT.f的特征吸收峰)下降和细胞色素含量的明显减少.说明胰蛋白酶损伤细胞色素f.(2)胰蛋白酶消化对叶绿体膜从DCIPH_2到甲基紫精的非循环式电子传递速率没有影响,而对PMS存在下的甲基紫精光还原速率有明显的刺激作用.说明胰蛋白酶损伤与循环式电子流有关的细胞色素f.根据试验结果的分析.我们推测,在光合膜上可能存在两种类型的细胞色素f.一种可能与循环式电子流有关.另一种可能与非循环式电子流有关.     

2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物在叶绿体电子传递链上的抑制位置

利用人工电子供、受体和已知的专一性抑制剂,研究了2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物(HOQNO)在菠菜叶绿体光合电子传递链上的抑制部位。通过光系统Ⅰ的还原态DCPIP 或TMPD 的光氧化反应,受KCN 强烈抑制,却不受HOQNO 的影响。通过光系统Ⅱ,以氧化态PD 或TMPD 作脂溶性人工受体时,电子传递受HOQNO 强烈抑制,但对DBMIB 不敏感。二价汞化合物的光还原对DCMU 敏感,而不受HOQNO 抑制。综合上述结果,初步确定HOQNO 在光合电子传递链上的一个抑制部位,是靠近PSII 的还原端,在DCMU 抑制点与质醌之间。     

2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物在叶绿体电子传递链上的抑制位置

利用人工电子供、受体和已知的专一性抑制剂,研究了2-庚基,4-羟喹啉-N-氧化物(HOQNO)在菠菜叶绿体光合电子传递链上的抑制部位。通过光系统Ⅰ的还原态DCPIP或TMPD的光氧化反应,受KCN强烈抑制,却不受HOQNO的影响。通过光系统Ⅱ,以氧化态PD或TMPD作脂溶性人工受体时,电子传递受HOQNO强烈抑制,但对DBMIB不敏感。二价汞化合物的光还原对DCMU敏感,而不受HOQNO抑制。综合上述结果,初步确定HOQNO在光合电子传递链上的一个抑制部位,是靠近PSII的还原端,在DCMU抑制点与质醌之间。     

二价金属离子对脂质体影响的激光拉曼光谱研究

本文运用激光拉曼光谱技术,在25℃测量温度下研究了Mg~(2 )、Mn~(2 )、Cu~(2 )对DPPC、DPPA、DOPC、DOPA脂质体及L(o)PC脂质微团磷脂碳氢链的构象及运动状态的影响。对实验数据的分析表明,在二价金属离子对膜脂的影响中,膜脂起了主导作用。对于相同极性头部的磷脂,二价金属离子影响的强弱取决于碳氢链的组分。即:当碳氢链为饱和脂肪酸时,二价金属离子能导致膜脂的物理状态发生较大的变化。当碳氢链为具有一个不饱和键的脂肪酸时,金属离子的影响较小。而且,在碳氨链侧向耦合较弱的情况下,金属离子的作用也相对较弱。     

醋酸酐对叶绿体偶联因子的化学修饰效应

醋酸酐处理叶绿体导致与偶联因子有关的部分反应不可逆的失活,这些反应包括偶联的电子传递、光合磷酸化、膜上腺三磷酶活性、~(32)P?ATP交换和质子吸收。低浓度醋酸酐处理叶绿体,只抑制偶联的电子传递而不影响基础电子传递,表明能量转换的偶联机构对醋酸酐的化学作用更为敏感。膜上偶联因子在合成、水解和交换腺三磷的能力上,均因醋酸酐的作用而减弱。偶联因子中具有这些能力的活性部位可能就是醋酸酐的作用靶子。利用在不同pH的反应介质中测最大反应速度而求出参与酶活性中心的氨基酸pK估计值的方法,认为醋酸酐可能修饰了膜上偶联因子活性部位的氨基残基。     

一种用^14C—阿特拉津测定QB蛋白的方法

Q_B蛋白是叶绿体光系统Ⅱ次级电子受体Q_B的蛋白质载体。最近的研究工作表明,光系统在Ⅱ反应中心也结合在Q_B蛋白与另一34kD蛋白质交叉形成的二聚体上。Q_B蛋白还参与电子传递的光调节。阿特拉津(atrazine)及其结构类似的一类除草剂也都可与之结合,从而抑制叶绿体电子传递     

两种生态型芦苇叶绿体的光合电子传递和抗氧保护体系

分布于甘肃省河西走廊的两种不同生态型芦苇-水生芦苇(水芦,生长在深约1m的水滩里)和沙丘芦苇(沙芦,生长在高约5m的沙丘上)在其离体叶绿体的光化学活性上表现为前者高于后者。其中,沙芦全链电子传递速率及光系统Ⅱ(PSⅡ)电子传递速率明显低于水芦,而光系统Ⅰ(PSⅠ)电子传递速率却与水芦接近。沙芦叶片和叶绿体中抗氧化酶活性及叶片抗坏血酸含量均高于水芦。综合结果表明,喜水植物芦苇登陆后,在自然选择压力下,为适应长期的自然干旱胁迫环境,其抗氧保护系统在保护PSⅠ免受水分胁迫诱导的氧化伤害中可能发挥着重要作用。     

Clotrimazole对菠菜叶绿体光合磷酸化和电子传递的抑制作用

10μmol/的clotrimazole不仅抑制光合磷酸化活力,而且抑制各种类型的电子传递,是一个典型的电子传递抑制剂。经过它对叶绿体放氧,荧光和毫秒延迟发光影响的比较研究表明:clotri—mazole在光合电子传递链上的作用部位在Q与PQ之间,即与DGMU的作用部位相同或相近。     

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。     

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。     

脓青素对光抑制条件下菠菜叶绿体的保护作用

在有氧条件下,脓青素可以缓解强光对菠菜叶绿体电子传递的抑制作用。加入解联剂尼日利亚菌素消除跨膜质子梯度会加剧叶绿体的光抑制,但脓青素的保护作用并不消失。脓青素对光系统Ⅰ与光系统Ⅱ均表现出保护作用,但对ＰＳⅡ的保护在光抑制初期较明显;在厌氧条件下,脓青素加剧叶绿体的光抑制,引起ＤＣＩＰ光还原与水到ｐ－ＢＱ电子传递活力的降低。推测脓青素可能通过促进细胞色素ｂ５５９介导的ＰＳⅡ循环电子传递,减轻了叶绿体的光抑制。     

烟草叶绿体NAD(P)H脱氢酶在抵御高温胁迫中的作用

经42℃高温处理48 h以上, 烟草(Nicotiana tabacum L.)ndhC-ndhK-ndhJ基因缺失突变体(ΔndhCKJ)植株较其野生型(WT)先出现茎部褐变、叶片萎蔫等氧化伤害症状. 作用光关闭后的叶绿素荧光动力学表明, WT植株中NAD(P)H脱氢酶(NDH)介导的PSI循环电子传递和叶绿体呼吸在高温胁迫时被促进了. 用甲基紫精(MV)处理叶圆片的结果显示, ΔndhCKJ光合机构更易受到光氧化伤害, 甚至首先发生叶绿素漂白. P700氧化还原分析表明, NDH介导的循环电子传递途径可能通过与MV竞争电子而减少活性氧(ROS)的积累. 将叶圆片于42℃处理6 h后, ΔndhCKJ光化学反应活性的下降比WT更显著, 与此一致, 可溶性Rubisco活化酶含量显著低于WT, 且电子传递链还原程度和非光化学能量耗散水平均显著高于WT. 叶绿素毫秒延迟发光慢相的测定结果显示NDH介导的循环电子传递有助于跨膜质子梯度(ΔpH)的形成, 但其耗用在DndhCKJ中受到严重抑制. 根据以上结果推测, NDH介导的循环电子传递在高温胁迫下运转加快, 并将过剩的电子分流至叶绿体呼吸途径, 此外, NDH途径提供的DpH可能在一定程度上有利于维持CO₂同化的进行, 从而能够减轻光氧化胁迫的伤害.     

北京棒状杆菌AS1.299谷氨酰胺合成酶活力调节的研究

北京棒状杆菌(Corynebacterium pekinense AS1.299)谷氨酰胺合成酶的转移酶活性依赖于Mn~(++),酶的生物合成酶活性依赖于Mg~(++),其他二价金属离子只能部分代替Mn~(++)和Mg~(++)的作用。Mn~(++)对ATP或ADP的克分子比对酶活力起调节作用。ATP、CTP,丙氨酸和甘氨酸对谷氨酰胺合成酶有较强的抑制作用;丝氨酸、谷氨酸和6-磷酸葡萄糖胺对酶活力的抑制作用分别是24,15和21％。效应物混合物对酶的作用被证明是累积性的抑制作用。     

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。     

高等植物铁氧还蛋白-NADP~+氧化还原酶研究进展

高等植物叶绿体定位的铁氧还蛋白-NADP+氧化还原酶(LFNR)负责催化光合线性电子传递的最后一步反应,催化电子由还原态的铁氧还蛋白(Fd)传递给NADP+。LFNR分布在叶绿体的3个不同的组分中,即叶绿体基质中、类囊体膜上和叶绿体内膜上。最近的研究表明,大多数膜定位的LFNR并非光合作用所必需的,叶绿体基质中的LFNR足以维持光合作用的正常进行。叶绿体中的两个蛋白——Tic62和TROL作为LFNR的锚定蛋白,可以与LFNR在类囊体膜上形成高分子量的蛋白复合体。Tic62-LFNR复合体主要负责在夜间保护LFNR的活性,但它不直接在光合作用中起作用。然而,TROL-LFNR复合体对植物的光合作用有一定的影响。本文将概述植物LFNR的最新研究进展。