细菌的光合器与光合色素

大部分细菌无叶绿素,不能进行光合作用,但也有相当一部分细菌能够利用光作为能源、利用CO2作为碳源、以无机物作为供红体还原CO2合成生活所需的有机物质,这些细菌称之为光合细菌。光合细菌又根据它们在光合作用过程中的供氢体是无机物还是有机物而分为两类光合营养型。以无机物为供氢体的光合细菌称为光能自养型;以有机物为供氢体的光合细菌称为光合异养型。属于光能自养型的细菌例如绿硫细菌,其光合作用过程同高等绿色植物的光合作用过程相似,所不同的是高等绿色植物光合作用是以水作为CO。的还原剂,同时放出O。;而在绿硫细菌光…     

不产氧光合细菌色素蛋白复合体研究进展

摘要: 色素蛋白复合体是光合生物进行光合作用维持生命活动最重要结构基础。目前不产氧光合细菌色素蛋白复合体仍是最具前沿研究领域。本文概述了不产氧光合细菌各种属色素蛋白复合体研究现状,着重对光反应中心色素蛋白复合体（reaction center,RC）和捕光色素蛋白复合体（light-harvesting complex,LH）,尤其是新型捕光色素蛋白复合体LH3和LH4的组成、精细结构、蛋白同源性和功能进行了述评,并就研究中存在的问题和发展趋势进行了讨论。     

光合细菌

光合细菌是地球上出现最早的具有原始光能合成体系的原核生物,是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称,因具有细菌叶绿素和类胡萝卜素等光合色素,而呈现—定颜色。     

色素分子在光合膜内取向初探

从正常大麦与缺乏叶绿素b大麦突变种的类囊体中分离提纯捕光叶绿素a /b—蛋白复合体和光系统Ⅱ颗粒,比较其线二色光谱,以及光合膜受到不饱和脂肪酸处理时线二色光谱的变化,参照几种光合色素的标准吸收光谱,初步分析和探讨了叶绿体光合膜中各种线二色组分可能的取向,提出了难以分辩的710～730 nm区域、624nm和595 nm处存在弱二色成分的证据。 七种高等植物叶绿体线二色光谱的成分大致相同。离体叶绿体在不同贮存条件(温度、时间等)下的线二色光谱,在一定范围内表明其色素及色素蛋白复合体具有稳定性。     

光合细菌H3菌株的分离及其生物学特性研究

H3菌株系由盐田微生物垫中分离获得的光合细菌株。革兰氏阴性杆菌,0.5-0.7×15-2.5μm,在培养条件改变时呈多形态,其膨大细胞可达4.0-7.0μm.单根极生鞭毛,二均分裂。菌落及液体培养物呈深紫红色。菌体蛋白质含量约50%,各种必需氨基酸齐全,并含有丰富的细菌叶绿素a和类胡萝卜素。H3菌株在光照和黑暗条件下均可生长,能利用多种有机和无机碳、氮源,并能固N2.在含0.5-7.0%NaCI培养基中均可生长。但光照、盐浓度、温度、pH和通气等条件对其生长量有明显的影响。作者对其分类地位和应用潜力作了讨论。       

不产氧光合细菌光合色素的光氧调控机制

[目的]为不产氧光合细菌光合色素研究提供可行的较系统规范的研究方法和数据,揭示固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans 134K20)光合色素光氧适应性机制.[方法]采用光谱法和色谱法对光和氧调控下的类胡萝卜素和细菌叶绿素合成代谢进行了研究.[结果]134K20菌株光照好氧时细胞得率最高.光照厌氧时主要合成3黄、1红、1紫、2绿、2蓝9种色素,黄色素大量表达.有氧时红色素大量表达,且启动2种新的红色素和1种新的紫色素表达,而黄色和蓝绿色素则受氧抑制.黑暗好氧主要合成2黄、3红、2紫、1绿、1蓝9种色素,但不同于光照厌氧.光照好氧时黄色素减少到1种,紫色素含量增加,其余同黑暗好氧.[结论]固氮红细菌(Rhodobacter azotoformans 134K20)是通过PpsR调节途径来调节光合基因表达的.黄色和红色素属于类胡萝卜素.黄色素1属于球形烯系列,其余两种黄色素是新的类胡萝卜素组分.红色素为新的球形烯酮组分,3种红色素极性、峰形和峰位差别显著,正己烷能显示其精细结构.紫色为极性较大的细菌脱镁叶绿素,绿色和蓝色为4种极性不同的细菌叶绿素a中间产物.乙醚甲醇法适合类胡萝卜素的提取,丙酮甲醇冰冻研磨法能快速有效完全提取光合色素.溶剂效应可有效鉴别细菌叶绿素a中间产物.     

武汉东湖光合色素与叶绿素a代谢产物的HPLC研究

用高效液相色谱（HPLC）法研究了武汉东湖周年及围隔实验水柱颗粒物色素的组成及变化。共检测到约20种色素,类胡萝卜素含量较高的有硅藻的标志色素岩藻黄素,隐藻的异黄素,蓝绿藻的黄体素,玉米黄素及胡萝卜素。东湖叶绿素a的代谢产物主要为脱植基叶绿素a(全湖年均约占叶绿素a的5%）,而非脱镁叶绿素a或脱镁叶绿酸a。围隔实验结果表明：叶绿素a与总浮游植物（r=0.84)。叶绿素b与绿藻（r=0.77)。岩藻黄素与硅藻（r=0.68),异黄素与隐藻生物量（r=0.83)之间具显著的相关性。表明用HPLC分析色素快速,简捷,是研究浮游植物群落组成及动态变化的有力辅助工具。     

光合细菌叶绿素代谢研究进展

细菌叶绿素和捕光蛋白及类胡萝卜素一起组成色素蛋白复合物,进而构成完整的捕光单位进行光合作用.简述了细菌叶绿素合成途径及其中关键的酶,并从分子水平上介绍了细菌叶绿素合成相关基因的表达调控的研究进展.     

紫细菌光合色素指纹图谱的建立与色素分析

【目的】探索快速高效的色素样品制备方法;为建立紫细菌全色素TLC和HPLC标准指纹图谱和数据库提供研究方法和思路;为色素代谢与调控等研究提供快速的色素分析方法。【方法】选择沼泽红假单胞菌(Rhodopesudomonas palustris CQV97)为材料,采用改良丙酮甲醇提取法、TLC重复展层法、图像灰度分析法、吸收光谱法、HPLC和MS法进行色素分析。【结果】甲醇或丙酮可选择性地提取样品的细菌叶绿素和类胡萝卜素,通过对丙酮甲醇法的改良,使色素提取总量提高了13.5%。建立了CQV97菌株全色素的TLC和HPLC指纹图谱,二者均含有11种色素组分。图像灰度分析法估算了TLC指纹图谱各色素组分的表观相对含量。以TLC图谱的各色素组分为外标物,明确了HPLC图谱中各色素组分的保留时间(Rt)与TLC图谱中各色素组分的迁移率(Rf)之间的对应关系。结合色素代谢途径、光谱分析和MS,定性分析了指纹图谱中11种色素组分。TLC或HPLC分析结果表明,理论样品与对照样品色素组分和含量一致,而实际样品与对照样品色素组分一致,但含量不同,重复测定3次,样品中色素相对含量的RSD均小于5%。【结论】改良的丙酮甲醇法可以快速高效地提取光合细菌的色素。采用TLC重复展层法和HPLC法建立的全色素指纹图谱色素组成一致,重复稳定性好,各具特色。TLC和HPLC两种指纹图谱分析方法均能进行光合色素的快速分析,适合于紫细菌色素合成途径中主要积累色素的组分和含量变化规律研究。     

混合培养对光合细菌生长量的影响

采用光合细菌不同菌株,光合细菌株与异养细胞株间混合培养,比较它们与单株培养物生长量的差异。试验结果表明,不同组合的混合培养物春生长量均不同程度高于单株培养物。光合细菌株间混合培养物生长量约高于对照０．３６－１７．４％;多数增长１１％以上。光合细菌株与异养细胞     

一株极端环境光合细菌的生理特性研究

从山西运城盐厂解化池分离获得一株嗜盐嗜碱细菌,编号为Y。其纯培养物经形态学、生理生化特性和DNA G+C含量等特征分析,结果表明,该菌株可在盐度ρ(NaCl)/gL-1为160和pH9.0碱性条件下生长。单细胞为杆状,大小为0.4-0.8×0.9-1.5μm。二分裂繁殖。革兰氏阴性。光合内膜为片层堆积并与细胞质膜相连,但并不与细胞质膜平行。细胞含有细菌叶绿素a,液体培养物呈玫瑰红色。Y菌株不仅可将硫化物氧化为元素硫沉积于细胞外,也可光同化多种有机物,并具有固氮和产H2特性。DNA中 G+C含量为61.6%。根据以上鉴定特征及相关资料,Y菌株应归于嗜盐红螺菌属(Halorhodospira)。但其生长所依赖的盐度、pH、细胞内色素成分及鞭毛着生方式与该属正式承认的3个种有明显的不同。该菌株独特的生理生化特性,对于极端环境微生物的资源开发和利用有重要的理论意义和应用价值。     

EFFECT OF BLUE-GREEN LIGHT ON PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS AND CHLOROPLAST STRUCTURE IN THE MARINE DIATOM STEPHANOPYXIS TURRIS1

Blue-green light increased the chlorophyll concentration and chloroplast number of cells of Stephanopyxis turris (Grev.) Ralfs, compared to white light controls. Light fields for growth were 400 μW·cm^?2 (12:12 LD cycles). Chlorophyll increased up to 100%/cell, but no change in the ratio of chlorophylls to major carotenoids occurred. The effect was, therefore, not that of complementary chromatic adaptation. At the same time, blue-green light enhanced the photosynthetic fixation of CO₂. At the ultrastructure level, an increase in, and rearrangement of, the thylakoid system occurred.     

渗透胁迫及光照下水稻幼苗叶片光合色素降解过程中 ~1O_2 的参与

杂交稻 (Oryza sativa L .ssp.indica)离体叶片在 - 0 .8MPa渗透胁迫下 ,随着光强的提高 ,叶绿体中 1 O2 (单线态氧 )大量产生 ,光合色素降解加剧 ;Car先于 Chl而被破坏 ,Chl/Car比值明显增大。 1 O2 的产生与光合色素含量的降低及膜脂过氧化产物丙二醛 (MDA)含量的增加具有极显著的相关性。 1 O2 清除剂β- Car及组氨酸 (His)预处理可阻抑渗透胁迫及光诱导的 MDA增加 ,减缓 Chl和 Car的降解 ;而光敏化剂核黄素 (RF)预处理的效应正好相反。这些结果表明 ,渗透胁迫及较高光强下水稻幼苗叶绿体中所产生的 1 O2 在光合色素的降解及 Car的优先氧化中起着重要的作用 ,而 1 O2 产生的主要途径可能是叶绿素的光敏化作用。     

EFFECT OF BLUE-GREEN LIGHT ON PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS AND CHLOROPLAST STRUCTURE IN UNICELLULAR MARINE ALGAE FROM SIX CLASSES1

The photosynthetic pigments of 17 species of unicellular marine algae grown in white and blue-green light were examined. Blue-green light (400 μW·cm^?2; 12:12 LD cycle) caused major chlorophyll increases (55–146%) in five diatoms, one dinoflagellate and one cryptomonad; minor chlorophyll increases (17–39%) in two diatoms, two dinoflagellates, one prymnesiophyte (haptophyte), one chrysophyte and one chlorophyte; and no chlorophyll increase in two diatoms and one pyrmnesiophyte (haptophyte). The relative proportions of major chlorophylls and carotenoids did not change, but in six of eight species tested small increases in the concentration of chlorophyll c occurred. Blue-green light caused a small increase in the concentration of phycoerythrin relative to chlorophyll a in the cryptomonad. A larger number of thylakoids per chloroplast were observed in six species grown in blue-green light compared to white light controls. The ultrastructure changes observed depended not only on the magnitude of the chlorophyll increase but also on the architecture of the chloroplast.     

烟草叶片发育过程中光合功能衰退与H_2O_2积累的关系

以烟草(NicotianatabacumL.cvNC89)为材料,研究了叶片发育过程中H2O2积累与叶绿体光合功能衰退、抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的关联。结果表明,光合功能衰退过程中,各光合参数均表现为先缓慢后快速的下降趋势,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性下降较电子传递活性下降迅速,H2O2含量与叶绿素含量、光合速率、RuBPCase活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性显著负相关。H2O2的定位染色也证实光合功能衰退与H2O2积累密切相关。APX和GR在光合功能可逆衰退阶段维持较高水平,不可逆衰退阶段下降稍快。烟草叶片光合功能衰退快于AsA-GSH循环运转的下调。     

不同光强下焕镛木和观光木的光合参数变化

 生长在全日光强下的焕镛木(Woonyoungia septentrionalis)和观光木(Tsoongiodendron lotungensis)幼树叶片的最大光合速率、表观量子产率和光能转换效率均较生长在40%和20%日光强的高。当生长光强从全日光强降低至40%日光强时,焕镛木的表观量子产率和光能转换效率分别降低13.1%和6.3%,而观光木则相应分别降低23.8%和33.4%。生长光强降低至40%日光强时,焕镛木的Rubisco最大羧化速率(Vcmax)未见变化;而最大电子传递速率（Jmax）则降低14.1%,表明Jmax对光强降低的响应较Vcmax敏感。当生长光强从全日光强降低到40%和20%日光强时,观光木的Vcmax分别降低7.7%和31.7%,而Jmax则分别降低9.7%和42%。光强从全日光强降低至40%日光强,焕镛木叶氮在Rubisco和捕光叶绿素蛋白复合体中的分配系数没有明显改变,而叶氮在生物力能学组分中的分配系数降低则较为明显（20.4%）,表明生长光强降低对叶氮在光合电子传递链组分分配的影响较在Rubisco的大。结果表明,焕镛木表现阳生树种特性,在迁地保育中宜选择向阳小生境种植,而观光木较耐荫,可种植在较遮荫的环境。     

STRAIN VARIATION IN KARLODINIUM VENEFICUM (DINOPHYCEAE): TOXIN PROFILES,PIGMENTS, AND GROWTH CHARACTERISTICS1

Karlodinium veneficum (D. Ballant.) J. Larsen strains, 16 from the U.S. Atlantic eastern seaboard and two from New Zealand (CAWD66 and CAWD83), were used to characterize toxin profiles during batch culture. All 18 strains were determined as the same species based on ITS sequence analyses, a positive signal in a chloroplast real‐time PCR assay and pigment composition. Five karlotoxin 1 (KmTx 1) containing strains were analyzed from the Chesapeake Bay, and 10 karlotoxin 2 (KmTx 2) strains were analyzed from Florida to North Carolina. One strain (MD5) from the Chesapeake Bay produced no detectable toxin. The two cultures from New Zealand contained both novel karlotoxins with lower masses and earlier elution times. Toxin type did not change during batch culture, although the KmTx phenotype did change in some strains under extensive (months) phototrophic growth in replete media. KmTx cell quota did not change during batch culture for most strains. The mass spectrum for every KmTx examined showed a pattern of multiple coeluting congeners within each HPLC peak, with masses typically differing by 16 amu. KmTx congeners tested showed nearly a 500‐fold range in specific hemolytic activity, with KmTx 1 (typically occurring at lower cellular levels) most hemolytic and CAWD66 toxin least hemolytic, while KmTx 2 and the CAWD83 toxin had similar intermediate specific activity. Despite morphological, genetic, and photopigment indicators consistent with species homogeneity among the 18 strains of K. veneficum, the high degree of toxin variability suggests different functional roles among strains that likely coexist in situ.