C_3和C_4植物叶片内双磷酸核酮糖(RuDP)羧化酶之免疫荧光定位

我们用从菠菜提纯的RuDP 羧化酶制备兔抗RuDP 羧化酶抗体,用荧光免疫直接法在典型的C_3和C_4植物叶片横截面的冰冻切片内定位RuDP 羧化酶。抗RuDP 羧化酶抗体是用异硫氰荧光素(FITC)标记的。观察结果说明在C_4植物(玉米)叶切片中,特异荧光绝大部分集聚于维管束鞘细胞的叶绿体内。在C_3植物(小麦、大麦)叶切片中,特异荧光呈现在叶片叶肉细胞的叶绿体部位。两种植物中特异荧光分布的不同显示了它们的RuDP 羧化酶分布的不同。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的研究——Ⅰ.PEP羧化酶同功酶的分离和变构特性的比较

本文报导高梁(C_4植物)和小麦(C_3)植物绿色和黄化叶片中PEP羧化酶的一些特性的比较研究。结果表明不同材料叶片的PEP羧化酶对一些代谢物的反应不同。高梁绿色叶片的PEP羧化酶为G6P、Gly和FDP所激活,为油酸和柠檬酸所抑制。G6P、Gly和FDP对小麦叶片(绿色和黄化叶)、高粱黄化叶片的PEP羧化酶则均无激活作用,油酸和柠檬酸的抑制效应也消失或者下降。 比较这些不同来源的PEP羧化酶在DEAE——纤维素柱层析的结果表明它们具有不同的离子特性。在高粱绿色叶片中分得两种具有不同物理学和动力学特性的PEP羧化酶同功酶(PCⅠ;PCⅡ)。它们的Km(PEP)值各为1.66毫克分子和0.181毫克分子。PCⅡ对G6P的反应较迟钝。从NaCl洗脱梯度、聚丙烯酰胺凝胶电泳和对变构效应剂的反应来看,PCⅡ的一些特性接近于小麦的PE羧化酶。     

热带作物木瓜C~3/C_4属性的鉴别

林植芳等(1982)从光、CO_2等环境因素对木瓜光合作用的影响进行了研究,并认为某些性状近似于C_3植物,但迄今尚没有人从叶解剖结构、RuBP羧化酶分布角度进行研究来确定木瓜的C_3/C_4属性。我们用免疫荧光直接法研究木瓜叶片内RuBP羧化酶的分布,并用气体交换法测定CO_2补偿点,以鉴别它的C_3/C_4属性。     

植物磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的多生理功能

磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(简称PEPC)(正磷酸:草酰乙酸羧化酶,EC4.1.1.31)进行下列催化反,这一反应首先在C_3植物菠菜叶片中发现。后来的研究证明PEPC广泛存在于高等植物的所有组织、藻类及细菌中,但在动物组织中未测出此酶。一般认为,PEPC是一个胞质酶。但也有证据指出PEPC可能与叶绿体有联系。C_3植物组织的PEPC活性是C_4植物叶片的2～5％。从不同来源的植物以及组织中得到的纯化PEPC来     

光下无CO_2气体处理对叶片光合强度的影响

小麦等C_3植物的叶片在光下经无CO_2或低CO_2气体处理后,通入高CO_2气体,光合强度出现“升、降、升”的波动,而玉米等C_4植物无此现象。不同植物的光合波动幅度不同。强光、高CO_2、低O_2等能缩短第一次光合上升时间,增大光合下降幅度;而低CO_2、高O_2等则减少光合下降幅度。此现象与RuBP及ATP的含量变化有关。     

内蒙古草原常见植物叶片δ~(13)C和δ~(15)对环境因子的响应

在中国东北样带沿线的内蒙古草原地区采集了一些常见植物的叶片样品,并测定其δ~(13)C和δ~(15)N值,分析了其统计学特征以及对环境因子(年平均降雨量和温度)的响应模式。发现东北样带草原区同时存在C_3和C_4两种不同光合途径的植物,但是C_3植物占主导地位,C_4植物数量有限。C_3植物叶片δ~(13)C随着年平均降雨量和年平均温度的升高而显著降低,反映了此区域C_3植物δ~(13)C受控于降水量和温度。C_4植物的叶片δ~(13)C值随着降雨量的增多而有轻微升高的趋势,但是C_4植物的叶片δ~(13)C值对年平均温度的响应不敏感。不论对C_3植物还是C_4植物而言,叶片δ~(15)N都随降雨量增加而显著降低,即干旱区的植物叶片δ~(15)N大于湿润地区,这说明降水是影响植物叶片δ~(15)N的一个重要因素。然而两者叶片δ~(15)N对温度的响应不敏感。     

番木瓜不同叶位中PEP羧化酶、苹果酸脱氢酶和苹果酸酶活性的变化

现已发现烟草、马铃薯及水稻等C_3植物的嫩叶中有明显的PEP羧化酶活性。然而,以C_3植物为材料研究PEP羧化酶及与其反应有偶联关系的苹果酸脱氢酶和苹果酸酶与叶龄叶位的关系的尚不多。我们研究热带水果番木瓜叶片光合特性的结果表明叶片的光合能力、对光的吸收及反射等与其叶龄密切相关。本文则进一步探讨同一植株不同叶片中PEP羧化酶、苹果酸脱氢     

用未标记免疫酶技术在甘蔗大豆叶片内定位RUBP羧化酶

RuBP羧化酶是绿色植物同化CO_2的关键酶。研究RuBP羧化酶在C_4植物叶片内的分布,有助于阐明C_4植物的光合作用结构和功能的特点,以及RuBP羧化酶对光合作用的调控功能。这种工作具有明显的理论意义和实用价值。     

无机磷对叶片淀粉和蔗糖积累的影响

C_3植物大豆的叶片无机磷含量随年龄增长而降低,淀粉则显著增加。蔗糖积累数量较少,随叶龄增长略有增加。 不同浓度P_i处理的大豆植株,在光合不变的情况下,随着叶片中P_i含量的增加,淀粉积累不断减少,蔗糖不断增多。各种年龄的大豆叶片都在含较多P_i时有利于蔗糖合成,不利于淀粉合成。 C_4植物玉米经不同浓度P_i处理,叶淀粉与蔗糖的积累都稳定在一定水平上。P_i浓度过高时,积累数量都下降。在C_4植物玉米叶组织中,P_i含量的变化不是调节淀粉与庶糖合成的重要因素。在C_3植物大豆和C_4植物玉米的叶组织中,P_i对淀粉和蔗糖合成的影响是不同的。     

C_3植物的C_4光合途径

人类主要的粮食作物小麦、水稻、大豆等均为C_3植物,由于C_4光合途径显著优于C_3途径,因此,优化C_3作物拥有C_4光合途径特征的研究一直在探究中。综述了C_3植物的C_4光舍碳途径的发现、运行机制、诱发因素等,总结了改造C_3植物光合效率的方法并做了简单展望。     

贮藏性光合产物对无CO_2空气中C_3植物光下CO_2释放的碳素补偿

无CO_2空气中,小麦、大豆等C_3植物叶片表现出远高于暗呼吸且长时间持续的光下CO_2释放。低氧条件下,叶片RuBP含量显著增加。无HCO_3~-体系中,大豆叶肉细胞积累的光合产物光下损耗明显大于暗中,且主要表现为不伴随可溶性糖相应积累的淀粉迅速降解,淀粉降解酶活性也显著提高。由此表明C_3植物可通过动员其自身贮藏的光合产物,作为补偿碳源,维持CO_2亏缺条件下Calvin循环的运行。     

胡杨叶片解剖特征及其可塑性对土壤条件响应

表型可塑性对极端干旱区植物个体适应具有重要的意义。该研究选择内蒙古额济纳胡杨林内不同土壤条件下胡杨个体,对其叶片解剖结构与土壤因子关系进行分析,阐明不同土壤条件下叶片解剖结构及其可塑性规律。结果表明：除主脉木质部与维管束面积比外,异质性的土壤条件下胡杨叶片各解剖结构均存在明显的趋异适应;土壤水、盐条件影响了以上表皮细胞为代表的表皮组织的生长发育,土壤肥力影响了以主脉维管束为代表的输导组织以及栅栏组织的生长;生境环境异质性是胡杨叶片解剖结构可塑性的根本原因,解剖结构可塑性使得胡杨在不同环境、同一环境不同结构形成适应性差异,不同土壤条件下叶片主脉木质部、主脉维管束的可塑性较大,是胡杨适应异质性土壤条件的主要结构。叶片解剖结构特征及其可塑性对胡杨适应干旱环境具有重要生态作用。     

南方灌草丛典型灌木不同叶片性状的相关性及其对不同光环境的响应

光照是影响植物生长和分布的重要环境因子,而叶片结构相对稳定,其性状对植物的碳收获非常重要,并且各性状间的相互关系格局相似,通过叶片性状有助于研究植物对不同光环境的响应及生态适应策略。本研究分析了南方灌草丛3种典型灌木——巴柳(Salix etosia)、川莓(Rubus setchuenensis)和马桑绣球(Hydrangea aspera)的叶片性状(单叶面积、叶干重、比叶面积、叶碳含量、叶氮含量、叶磷含量)之间的相关性以及在林内-林外2种不同光环境下叶片性状的差异,探讨不同植物叶片性状在不同光环境下的响应及适应策略。结果表明:1)3种灌木叶片性状之间的相关性差别较大,具有物种特异性。2)巴柳叶片性状在不同光环境下无显著差异,川莓和马桑绣球均提高了林内叶片的比叶面积和叶氮含量以适应弱光环境,且马桑绣球叶碳含量在林内显著增加,表现出较强的固碳能力。3)不同光环境中,影响川莓和马桑绣球叶片性状变化的主要环境因子均为土壤温度。研究结果进一步揭示了植物叶片性状具有表型可塑性,不同植物对环境变化的响应及适应策略具有物种特异性。     

小麦对Pb胁迫的生理生化反应研究

为了确定Pb污染土壤对植物生态系统造成的影响,运用植物幼苗早期生长实验,研究了Pb不同浓度(50、100、200、300)对小麦幼苗叶片的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)以及叶片中叶绿素含量的影响。结果表明,Pb污染土壤对小麦的生理系统产生明显的影响,小麦叶片可溶性蛋白含量可以很好的指示土壤Pb污染的胁迫。在Pb胁迫下,小麦叶片MDA含量并没有显著增加;小麦植株叶片POD酶活能够被诱导而升高,小麦叶片中SOD酶活性没有一致的变化规律;幼苗受到损伤的明显症状之一是叶片叶绿素含量下降;重金属对小麦幼苗的毒害机理之一是抑制了蛋白质的生物合成。     

三江平原不同生境下漂筏苔草叶片解剖结构的研究

通过石蜡切片制片,对采自三江平原5种生境下漂筏苔草的叶片进行了解剖学观察和研究。结果表明:5种生境下漂筏苔草的叶片具有相同结构,都是由表皮、叶肉和叶脉三部分构成的。但不同水深对叶片的解剖结构产生了一定影响,随着水分的增加,植物叶片的维管束个数和厚度、叶片厚度、导管直径和气腔直径均呈现上升趋势。以上结构变化是植物适应湿生环境的典型特征。     

30种新疆沙生植物的结构及其对沙漠环境的适应

新疆３０种沙生植物营养器官的解剖学研究表明,它们的形态结构为适应沙漠环境发生相应变化。叶片表面积／体积比普遍小于中生植物;表皮细胞外壁具厚的角质膜,并覆盖毛状体,气孔下陷,具有孔下室;按叶肉结构的差别,３０种沙生植物的叶片可归为正常型、全栅型、环栅型、不规则型、禾草型、退化型等６类。轴器官中普遍具有发达的机械组织,一些植物形成异常结构;根的周皮发达;茎中基本组织／半径比率较大;部分植物形成同化枝,有的茎、叶中存在粘液细胞或结晶。按其适应沙生环境的形态结构特点,可以分为薄叶植物、多浆植物、肉茎植物以及卷叶植物等４类。沙生植物以不同的旱生结构特征和不同的方式适应沙漠环境。     

12种短命植物叶解剖结构及其对荒漠环境的适应性

以分布于新疆北部古尔班通古特沙漠南缘的12种短命植物为研究材料,采用常规石蜡切片法,对其叶的解剖结构进行了观察分析,探讨12种短命植物的叶解剖结构对荒漠生态环境的适应性关系。结果显示:(1)12种短命植物中,有8种植物的叶肉栅栏组织发达,表现出等面叶特征;有7种植物侧脉维管束具有花环状结构,表现出C4植物特点。(2)12种植物叶片均具有气孔下室,其中,小花荆芥等7种植物叶片具有发达的气孔下室。(3)12种植物叶肉及叶脉中常有晶体存在,晶体数量及大小在不同植物中有差异。研究认为,12种短命植物从总体上呈现出旱生结构特征,从个体角度看这些特征是不同类群的植物以不同方式适应沙漠干旱环境的结果,但不足以改变该类植物的中生性质。     

干旱胁迫对3种不同光合类型荒漠植物叶绿体和线粒体超微结构的影响

以荒漠木本C_3植物天山猪毛菜、C_3-C_4中间型植物松叶猪毛菜、C_4植物木本猪毛菜为研究对象,采用盆栽控水试验,设置正常供水和轻度、中度和重度干旱处理(土壤含水量分别为田间持水量的80%、60%、45%和35%),研究不同程度干旱胁迫对3种不同光合类型荒漠植物叶片超微结构的影响。结果表明:(1)正常水分条件下,叶肉细胞中各细胞器结构完整。(2)轻度干旱胁迫下,3种植物叶片超微结构未受损伤,无明显变化。(3)中度干旱胁迫下,天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶肉细胞壁界限不清晰,类囊体片层扩张且排列不紧密,不同之处在于,天山猪毛菜线粒体最先出现降解,内含物流失,而松叶猪毛菜线粒体外膜轮廓变形,嵴减少;木本猪毛菜线粒体无明显变化,叶绿体轻微扩张。(4)重度干旱胁迫下,天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶绿体受损且结构混乱,线粒体出现降解;木本猪毛菜叶绿体出现膨胀,线粒体外膜轮廓模糊,嵴减少且结构模糊不清楚。研究认为,不同程度干旱胁迫下木本猪毛菜叶绿体和线粒体的受损程度都最低;干旱胁迫下天山猪毛菜和松叶猪毛菜叶绿体的受损程度大致相似;松叶猪毛菜和木本猪毛菜线粒体对干旱胁迫的耐受力要比叶绿体强。     

新疆四种补血草属植物叶片的解剖学研究

利用叶片离析法和石蜡切片法研究了补血草属4种植物叶片的形态结构。结果表明:(1)4种植物的叶片有许多共同的结构适应特征,表皮细胞排列紧密,表面有厚的角质层;气孔类型均为不等型,气孔位置为平置或略微下陷;上下表皮还具有多细胞构成的盐腺;栅栏组织发达,多为等面叶;存在粘液细胞和单宁细胞;机械组织和维管组织都不发达等。(2)不同种间有不同的结构适应特征,如表皮细胞的形状、大小、垂周壁饰样,气孔密度,盐腺密度,叶片厚度和栅栏组织厚度等。通过叶的结构特征反映出盐生植物与旱生植物的不同。     

植物叶片性状对气候变化的响应研究进展

叶片性状反映了植物对环境的高度适应能力及其在复杂生境下的自我调控能力。叶片性状如何响应和适应气候变化是植物适应性研究的重点内容。该文系统综述了叶片大小、比叶质量、叶片氮含量、碳同位素等指标对气候变化响应的最新研究结果。不同叶片性状对气候变化的响应结果存在差异,所指示的生态学含义也有所不同。单一叶片性状不能全面地反映植物对气候变化的响应;不同尺度的研究(如环境的修饰或筛选作用的研究)还存在很多不确定性。高寒地区的研究工作相对缺乏。该文有助于理解植物与气候之间的相互关系、植物对气候变化的响应与适应对策,对了解植物演化、预测植物在未来气候变化条件下的变化特征具有一定意义。