宽叶吊兰叶绿素生物合成的昼夜节律变化

在被子植物中,从谷氨酰-tRNA到叶绿素的生物合成是由许多酶催化的级联反应,其中间代谢产物具有较强的光反应活性和细胞毒性,因此这一过程在细胞内受到严格的调控。本研究通过检测宽叶吊兰叶片叶绿素生物合成途径的14种中间产物含量随昼夜节律的变化,探讨昼夜节律对宽叶吊兰叶绿素生物合成的影响。结果表明,中间产物ALA(δ-氨基乙酰丙酸)、PBG(胆色素原)、ProtoⅨ(原卟啉Ⅸ)、Heme(血红素)、Mg-ProtoⅨ(镁原卟啉Ⅸ)、Chlide a(叶绿素酸酯a)、Chlide b(叶绿素酸酯b)、Chl a(叶绿素a)、Chl b(叶绿素b)受光诱导,而UrogenⅢ(尿卟啉Ⅲ)、CoprogenⅢ(粪卟啉Ⅲ)和Pchlide(原叶绿素酸脂)受黑暗诱导,尤其是Pchlide在黑暗中的积累量显著增加;Mpe(镁原卟啉Ⅸ单甲酯)和Mpde(镁原卟啉Ⅸ二酯)具有2个积累峰值,分别出现在中午12∶00和夜间24∶00。说明叶绿素生物合成受昼夜节律的调控,但其中间代谢产物含量的变化规律与昼夜节律并不完全一致。     

高等植物叶绿素生物合成的联乙烯还原酶及编码基因研究进展

联乙烯还原酶(DVR)将各种叶绿素中间物质的8-乙烯基转化为乙基,是叶绿素生物合成必不可少的一个关键酶。迄今已在高等植物中检测到5种DVR活性。水稻和玉米的重组DVR蛋白能将联乙烯叶绿素a、叶绿素酸酯a、原叶绿素酸酯a、镁原卟啉Ⅸ单甲酯和镁原卟啉Ⅸ分别转化为相应的单乙烯物质,从而证实了这5种DVR活性。在高等植物中各种DVR活性是由一个基因编码的具有广谱底物专化性的DVR蛋白所催化,但来源于不同物种的DVR蛋白的催化活性可能具有极显著的差异,并且即使是同一个DVR蛋白,对不同的联乙烯底物也可能具有显著不同的催化活性。在此基础上,提出了"源于一个联乙烯还原酶的叶绿素生物合成多分支路径"假说。该文对近年来国内外有关高等植物叶绿素生物合成途径中联乙烯中间物质与联乙烯还原酶活性、联乙烯还原酶基因的克隆及重组酶活性检测、联乙烯还原酶的数目与叶绿素生物合成的多分支路径等方面的研究进展进行综述,并讨论了有待进一步探讨的若干问题。     

海水胁迫对菠菜叶绿素代谢的影响

以耐海水品种‘荷兰3号’和海水敏感品种‘圆叶菠菜’为试验材料,采用营养液栽培,研究海水胁迫对菠菜叶绿素代谢的影响。结果表明,海水胁迫下,2个菠菜品种叶片的叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和总叶绿素含量以及叶绿素合成前体———原叶绿素酸(Pchl)、镁原卟啉IX(Mg-proto IX)、原卟啉IX(Proto IX)和尿卟啉原III(UroIII)含量均明显降低,而胆色素原(PBG)和δ-氨基酮戊酸(ALA)积累,‘圆叶菠菜’的变化幅度大于‘荷兰3号’。海水胁迫下,‘荷兰3号’叶片的叶绿素酶(Chlase)活性无显著变化,胆色素原脱氨酶(PBGD)和尿卟啉原III合酶(UROS)活性在胁迫第3天显著下降,而‘圆叶菠菜’Chlase活性显著上升,PBGD和UROS活性显著下降。研究发现,在海水胁迫条件下,菠菜叶片的叶绿素合成代谢受阻,受阻位点位于PBG→UroIII的转化过程,其中‘圆叶菠菜’的受阻程度大于‘荷兰3号’;耐海水品种‘荷兰3号’叶片叶绿素含量降低主要由叶绿素合成代谢受阻引起,而海水敏感品种‘圆叶菠菜’叶绿素含量的降低则是由叶绿素合成受阻和叶绿素降解共同作用的结果。     

金属叶绿素a配位结构的研究

在丙酮溶液中合成得到镧-叶绿素a、钐-叶绿素a和铜-叶绿素a复合物,并研究了它们的紫外可见光谱（UV-Vis）、Fourier红外光谱（FT-IR）和EXAFS结构.镧-叶绿素a、钐-叶绿素a和铜-叶绿素a的UV-Vis谱、FT-IR谱与叶绿素a（含镁）的光谱性质相似,但与脱镁叶绿素a的光谱性质差异很大.证明了La³⁺、Sm³⁺、Cu²⁺已配位到脱镁叶绿素的卟啉环上,形成了镧-叶绿素a、钐-叶绿素a和铜-叶绿素a复合物.通过扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)研究表明：合成镧-叶绿素a、钐-叶绿素a具有双层夹心结构.La(Ⅲ)、Sm(Ⅲ)夹于两个卟啉环之间, 与上下卟啉环上共八个N原子配位, La-N平均键长0.261 nm,Sm-N平均键长0.243 nm, 而铜-叶绿素a的EXAFS表明为一单层结构,Cu(Ⅱ)与卟啉环中的四个N原子配位,Cu-N平均键长0.197 nm.元素分析也证明镧-叶绿素a、钐-叶绿素a为双层结构,铜-叶绿素a为单层结构.     

辽西北主要绿化树种叶绿素含量分异特征及与SPAD值关系

采用分光光度计和便携式叶绿素计测定辽西北主要绿化树种叶绿素含量与SPAD值,并对二者进行相关性分析。结果表明,辽西北主要绿化树种叶片叶绿素a/b为2.35~3.83,当欧氏距离为10时,可将树种划分为3类,即低叶绿素a/b(平均值为2.50)树种6个,中等叶绿素a/b(平均值为2.97)树种29个,和高叶绿素a/b(平均值为3.52)树种20个,3者差异显著(P0.05)。低叶绿素a/b往往反映出植物更能利用弱光,上述结果能够一定程度上反映辽西北各树种耐阴程度的高低。各树种单位鲜重和单位面积叶绿素含量及SPAD值变化范围分别为0.73~4.61 mg·g-1、0.21~0.99 g·m-2和29.42~75.51;变异系数分别为43.6%、35.2%和23.0%。SPAD值与单位鲜重叶绿素b和总叶绿素含量均无显著相关关系(P0.05),而与单位面积叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均呈极显著正相关(P0.001),并且与叶绿素a的相关性(R=0.67)高于总叶绿素(R=0.61),高于叶绿素b(R=0.56)。辽西北主要绿化树种叶绿素含量较低,SPAD值可以反映种间单位面积叶绿素含量差异,而不能反映单位鲜重叶绿素含量,根据各树种的耐阴性可以进行合理的树种选择与配置。     

油菜叶绿素b减少突变体Cr3529叶绿素生物合成的研究

利用吸收光谱和荧光光谱法测定了油菜叶绿素b减少突变体Cr3529子叶叶绿素生物合成途径中几种主要前体物质的含量.结果显示:突变体子叶中叶绿素生物合成第一个限速步骤的前体物质δ-氨基乙酰丙酸(ALA)含量与野生型油菜大致相同,饲喂ALA后的突变体及野生型油菜子叶中ALA含量均显著增加,但二者无显著差异;胆色素原含量在突变体中也未降低,而尿卟啉原Ⅲ含量仅为野生型的一半,粪卟啉原Ⅲ、原卟啉Ⅸ、镁原卟啉Ⅸ和原植基叶绿素的含量都明显低于野生型.结果证明,Cr3529突变体中叶绿素生物合成受阻于由胆色素原形成尿卟啉原Ⅲ的步骤,其叶绿素合成缺陷的机制和前体物质的累积与其它叶绿素b减少突变体明显不同.     

测定叶绿素的几种方法

在植物界,从属于原核生物的蓝藻到高等植物,都具有叶绿素,只不过它们所含的叶绿素的量和种类不同而已。叶绿素共有 a、b、c 和 d四种,在绿色植物中主要是叶绿素 a 和 b 两种。它们(还有类胡萝卜素)在植物体内与蛋白质构成色素蛋白复合体,负责对光能的吸收和传递,并最后把吸收的光能汇集到光合作用的“反应中心”(reaction center)。人们通常把前者称为天线色素。“反应中心”是处于特殊状态的     

叶面喷施亚精胺对盐碱胁迫下番茄幼苗生长及其叶绿素合成前体含量的影响

以盐碱敏感型番茄品种‘中杂9号’幼苗为试验材料,研究叶面喷施0.25mmol·L-1亚精胺(Spd)对75mmol·L-1盐碱溶液胁迫下番茄幼苗生长、净光合速率及叶绿素合成前体物质含量的影响,探讨Spd在缓解番茄盐碱胁迫伤害的生理机制。结果显示:(1)盐碱胁迫下番茄叶片叶绿素合成前体物质原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁-原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)、原叶绿素酸(Pchl)含量均显著降低,而δ-氨基酮戊酸(ALA)、胆色素原(PBG)、尿卟啉原Ⅲ(UroⅢ)显著积累,UroⅢ到ProtoⅨ的转化受阻,引起叶片叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)和总叶绿素(Chl)含量显著降低,以及幼苗叶片净光合速率(Pn)、叶面积、叶片相对含水量、地上和地下部干鲜重的生长指标均显著降低。(2)盐碱胁迫下,叶面喷施Spd可显著促进番茄幼苗的生长,抑制叶片内ALA、PBG、UroⅢ的积累,并提高ProtoⅨ、Mg-protoⅨ、Pchl、Chl a、Chl b、Chl含量和相应Pn值。研究表明,盐碱胁迫显著抑制番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可通过缓解UroⅢ到ProtoⅨ的转化受阻程度,促进盐碱胁迫下番茄叶片的叶绿素合成,提高叶绿素含量和净光合速率,减轻盐碱胁迫对幼苗生长的伤害。     

通过分子的修饰进行Chla分子功能基团的研究

众所周知,叶绿素A（Chla）是植物的最重要的光合作用色素.Chla的分子结构主要是由卟啉环和叶绿醇组成的,在卟啉环的中心络合了镁离子.在光合作用过程中Chla的哪个基团起到光合功能的作用？为此我们从海带里提取Chla,然后采用分子修饰的方法对Chla分子进行一步步修饰分别生成脱镁叶绿素A和脱镁叶绿素甲酯一酸A（Pha）.通过对新鲜菜叶和在实验室制备的相关样品溶液包括Chla、脱镁叶绿素A和脱镁叶绿素甲酯一酸A（Pha）的激发谱和荧光谱进行探测分析,并与原卟啉水溶液中卟啉的光谱进行比较.结果发现这些样品的光谱均与卟啉的光谱相似,在红光波段有较强的发射带,从而表明光合作用过程中Chla的功能团是卟啉环.     

外源亚精胺对盐胁迫下菠菜叶绿素合成前体含量的影响

采用营养液水培的方法,以耐盐性较弱的菠菜(Spinacia oleracea L.)品种‘全能菠菜’为试材,研究外源亚精胺(Spd)对盐胁迫下菠菜生长及叶绿素前体含量的影响。结果显示:(1)菠菜植株在250mmol·L-1 NaCl胁迫下生长受到显著抑制,单株总鲜重、总干重、地上部鲜重、地上部干重、地下部鲜重和地下部干重分别较对照降低57.23%、53.08%、63.14%、55.05%、42.22%和42.86%,叶面喷施1.0mmol·L-1Spd使其分别比盐胁迫处理提高62.83%、71.19%、60.57%、71.74%、70.31%和69.23%;(2)250 mmol·L-1盐胁迫使菠菜叶片叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)及总叶绿素Chl(a+b)含量分别较对照显著降低42.31%、54.55%和44.53%,叶面喷施1.0mmol·L-1 Spd使其分别较单纯盐胁迫处理显著提高46.24%、51.85%和47.11%;(3)盐胁迫使菠菜叶片Chl a、Chl b、叶绿素酸(Pchl)、镁原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)和尿卟啉Ⅲ(UroⅢ)含量均显著降低,而使胆色素原(PBG)和δ-氨基酮戊酸(ALA)含量升高,而叶片Chl a、Chl b、Pchl、Mg-protoⅨ、ProtoⅨ和UroⅢ含量在施用外源Spd后均显著提高,而其PBG和ALA含量有所降低。可见,盐胁迫条件下,菠菜叶片叶绿素合成受阻,受阻位点在PBG向UroⅢ的转化过程,外源Spd能够缓解盐胁迫下菠菜叶片叶绿素合成受阻的程度,促进叶绿素合成,从而提高叶绿素含量。     

高等植物叶绿素生物合成的研究进展

叶绿素是植物叶绿体内参与光合作用的重要色素,其功能是捕获光能并驱动电子转移到反应中心.整个叶绿素生物合成过程(L-谷氨酰-tRNA→叶绿素a→叶绿素b)需要15步反应,涉及15种酶,迄今在模式植物拟南芥中已分离到27个编码这些酶的基因,完成了以拟南芥为代表的被子植物叶绿素生物合成全部基因的克隆.本文主要对近年来国内外有关植物叶绿素的生物合成过程及相关酶基因的克隆、生物合成途径中2个关键步骤(σ-氨基酮戊酸(ALA)合成和Mg离子插入原卟啉Ⅸ的调节)、影响叶绿素生物合成的主要因素(光、温度、营养元素等),以及叶绿素生物合成相关酶的其他生物学功能等的研究进展进行综述.     

不同海拔短肋羽藓叶绿素含量与光合效率研究

以云南高黎贡山百花岭不同海拔梯度(1500～3100 m)的短肋羽藓(Thuidium kanedae)为材料,通过测定其叶绿素含量和实际光合量子产量,研究其光合特性随海拔梯度变化的规律。结果表明,短肋羽藓的实际光合量子产量Y(Ⅱ)与叶绿素总量、叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素a/b比值之间都呈负相关关系。随着海拔升高,其叶绿素总含量、叶绿素a及叶绿素b含量都呈先升高而后下降的“单峰”分布模式,但随着海拔进一步升高,叶绿素总含量及叶绿素a含量变化不明显,而叶绿素b含量呈现明显上升趋势。叶绿素a/b比值随着海拔升高先呈现“单峰”分布模式,然后随着海拔继续升高呈现缓慢下降的趋势。实际光合量子产量Y(Ⅱ)整体表现出随海拔升高而增加的趋势,并在高海拔处出现急剧上升的趋势。本研究为揭示苔藓植物在不同海拔梯度下适应生态环境的生理机制提供参考。     

光合色素

参与光合作用中光能的吸收、传递或引起原初光化学反应的各种色素。在高等植物和大部份藻类中是叶绿素a、b和类胡萝卜素等,在蓝藻中是叶绿素和藻蓝素等,在光合细菌中是细菌叶绿素等。其中只有以特殊形式和蛋白质、脂质等结合的一小部份叶绿素a(反应中心色素)能引起原初光化学反应。叶绿素的其余     

形色各异的绿藻世界

正藻类是一类低等植物,它们分布广泛,大小不一,从几微米到长达几米的藻类都有存在。它们具有叶绿素,能够利用光能进行光合作用,将无机物转变为有机物,从而能够自养生活。藻类可以分为很多门类,其中我们要介绍的绿藻是一类能够进行光合作用的真核生物。这类生物的色素成分和比例与高等植物相似,都含有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和多种胡萝卜素。其中叶绿素占多数,这也使得这种藻类大多呈现绿     

一个新的玉米黄绿叶突变体ygl-m的初步研究

在田间选育系谱过程中发现了一份黄绿叶突变体ygl-m,该突变体叶片在苗期自发地表现黄绿色,待植株长到6周大左右植株叶片开始恢复绿色,最后整个植株叶片都恢复正常的绿色。苗期ygl-m与野生型植株B73相比,叶片总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量均显著下降,叶绿素a/b比值显著升高;苗期叶片叶绿体中基粒类囊体片层较少,排列不规则,结构松散。遗传分析表明,突变体ygl-m的黄绿叶表型由隐性单基因控制。本研究将为开展ygl-m基因的分子标记定位和进一步探讨其利用潜力奠定基础。     

芥菜型油菜黄化突变体叶片叶绿素合成代谢变化

以芥菜型油菜黄化突变体(L638-y)及其野生型(L638-g)为材料,测定了叶片叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Caro)、Chl合成代谢中间产物含量变化,及叶绿素分解代谢的关键酶叶绿素酶(Chlase)和叶绿素合成代谢相关的氨基乙酰脱氢酶(ALAD)、胆色素原脱氨酶(PBGD)、粪卟啉原Ⅲ氧化酶(CPOX)和原卟啉原Ⅸ氧化酶(PPOX)的活性变化,以揭示芥菜型油菜黄化突变体L638-y叶片缺绿的生化机制.结果显示:(1)从油菜苗期到现蕾期,L638-y叶片总Chl和Caro含量均显著低于L638-g,且Chl b含量降低程度大于Chl a,总Chl含量降低程度大于Caro;(2)L638-y叶片Chlase活性在3～5叶期显著低于L638-g, 其它各生长时期二者Chlase活性均无显著差异;(3)L638-y叶片叶绿素合成代谢中间产物氨基乙酰丙酸(ALA)、胆色素原(BPG)、尿卟啉原Ⅲ(Urogen Ⅲ)和粪卟啉原Ⅲ(Coprogen Ⅲ)含量均显著大于L638-g,而原卟啉Ⅸ(Proto Ⅸ)、镁原卟啉(Mg-Proto)、原脱植基叶绿素(Pchlide)的含量却显著低于L638-g;与L638-g相比,L638-y叶片ALAD活性无显著差异,BPGD活性显著增加,而COPX和PPOX活性却显著降低.研究表明,L638-y叶片叶绿素缺乏的主要原因是叶绿素合成代谢受阻,而并非其叶绿素降解所致,受阻位点在由Coprogen Ⅲ-Proto Ⅸ的反应.这是一种不同于前人报道的新型缺绿突变体.     

遮荫对连翘光合特性和叶绿素荧光参数的影响

本文系统研究了不同程度的遮荫(0%、43%、70%、97%)处理对连翘叶片光合特性和叶绿素a荧光参数的影响。结果表明：随着遮荫程度增加,最大净光合速率、光补偿点、光饱和点、暗呼吸速率降低;净光合速率日变化均呈单峰型,峰值和光能利用率增加;叶绿素a b、叶绿素a、叶绿素b含量增加,叶绿素a/b降低;叶绿素a荧光参数Fv/Fm和Fv/Fo日变化呈单谷曲线,值均高于全光照的,且随着遮荫程度的提高其值均依次增加。这说明,连翘是一种耐荫性很强的植物,遮荫可使其降低光补偿点、光饱和点、净光合速率、暗呼吸速率以及叶绿素a/b,增加总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b含量、光能利用率以及PSⅡ原初光能转化效率和潜在活性,从而增强其在弱光条件下的生长发育能力。     

多氯联苯对桐花树幼苗生长及膜保护酶系统的影响

通过盆栽实验,研究了不同浓度(180、900、1 800和2 700 μg·kg^-1)多氯联苯(PCBs)对红树植物桐花树幼苗生长、叶绿素含量、膜质过氧化产物丙二醛（MDA）以及膜保护酶系统的影响.结果表明：PCBs对桐花树幼苗的生长有一定的促进作用,随着PCBs浓度的提高,桐花树幼苗的茎高、茎径和茎体积均呈升高趋势;在试验PCBs浓度范围内,桐花树幼苗叶片能保持相对正常的叶绿素水平和相对稳定的叶绿素a/b值,叶绿素a、叶绿素b和叶绿素a+b含量虽然有所降低,但均未低于对照的75%;叶绿素a/b值有所升高,但均未超过对照的10％.随着PCBs浓度的提高,桐花树幼苗叶片SOD活性呈单峰曲线变化,而POD活性和MDA含量呈单谷曲线变化.红树植物桐花树可通过生理生化机制适应一定浓度的PCBs污染,对PCBs有较强的耐受性和适应性,可用于PCBs污染的植物修复.     

茚虫威对玫瑰三节叶蜂叶绿素和类胡萝卜素含量的影响

【背景】研究昆虫体色不仅在昆虫系统学中,而且在生物学、生态学和害虫防治等中都具有重要意义。有些取食植物叶片的幼虫体色表现为绿色,该绿色是由类胡萝卜素与蓝色四吡咯色素结合所形成,叶绿素又属于四吡咯化合物。但目前尚未见昆虫体内含叶绿素的报道。【方法】在田间套笼饲养玫瑰三节叶蜂幼虫,饲养至5和6龄时,借鉴植物叶绿素测定方法,分别测定其叶绿素含量,并在6龄时用杀虫剂茚虫威处理,观测对其叶绿素含量的影响。【结果】5和6龄玫瑰三节叶蜂幼虫均含有叶绿素,且5龄幼虫含量高于6龄幼虫。其中,5龄幼虫叶绿素a含量为1.6780 mg·g-1,叶绿素b为0.6847 mg·g-1,类胡萝卜素为0.4797 mg·g-1;6龄幼虫叶绿素a含量为1.2726 mg·g-1,叶绿素b为0.5187 mg·g-1,类胡萝卜素为0.4863 mg·g-1。剔除幼虫消化道后,5龄幼虫叶绿素a含量为0.4008 mg·g-1,叶绿素b为0.2618 mg·g-1,类胡萝卜素为0.2444 mg·g-1;6龄幼虫叶绿素a含量为0.4299 mg·g-1,叶绿素b为0.3826 mg·g-1,类胡萝卜素为0.2859 mg·g-1。用茚虫威处理后,6龄幼虫体内叶绿素和类胡萝卜素含量（含消化道）显著下降,其中,叶绿素a下降约48%,叶绿素b下降约34%,类胡萝卜素下降约37%;而对于剔除消化系统的6龄幼虫,茚虫威处理后,其叶绿素和类胡萝卜素含量下降幅度较小。【结论与意义】玫瑰三节叶蜂幼虫含有叶绿素和类胡萝卜素,杀虫剂能降低其叶绿素和类胡萝卜素含量,且其体色可能与叶绿素有着密切的关系。     

基于密度泛函叶绿素a分子活性的量子化学计算

在液相环境下,根据量子化学密度泛函(DFT)的B3LYP泛函在6-31G基组水平的计算结果,从叶绿素a分子的光谱特性、特征基团对前线轨道能量贡献率、激发态、Mulliken电荷分布等量化参数分析比较了其各特征基团的生物活性及吸收波长。结果表明:叶绿素a分子中的5个活性基团中,C(33)、O(34)所组成的酮羰基活性最强,卟啉环的活性次之,C(36)位置上的酯羰基和C(13)位置上的酯羰基及共轭碳碳双键的活性较弱;在发生HOMO→LUMO跃迁后,卟啉环转移的电荷变化总量为0.00012。而酮羰基得到的电荷变化,总量为-0.00062。