圆二色光谱揭示光系统Ⅱ在热处理过程中叶绿素荧光动力学变化的原因

研究了光系统Ⅱ(PSⅡ)在热处理过程中的叶绿素a荧光和圆二色(CD)光谱。在30 ℃～40 ℃热处理过程中,PSⅡ的叶绿素荧光参数Fo'保持稳定不变;当温度大于40 ℃时,Fo' 逐渐升高并在55 ℃达到最大值。在PSⅡ颗粒和富含捕光色素(LHCⅡ)的复合物的热处理过程中,具有超大振幅的CD异常信号出现,并且在40 ℃时, 677 nm的异常CD峰强度达到最大。这些结果暗示在PSⅡ颗粒热处理过程中,PSⅡ颗粒中的LHCⅡ的聚集状态和异常CD信号相关,并且也可能是影响Fo'的一个重要因素。     

光系统Ⅱ核心复合物的稳态荧光光谱

在83K和160K两个温度下,通过激发波长对荧光发射谱的影响研究了光系统Ⅱ中核心复合物的荧光光谱特性。用不同波长的光激发,核心复合物的发射谱的最大发射峰值不变,用480、489、495和507nm的光分别激发核心复合物,其光谱最大峰值处的荧光强度随不同激发波长下β-胡萝卜素分子的吸收强度的增大而降低,在长波长区域光谱的变化依赖于首先被激发的色素分子。所以,激发波长的不同影响着核心复合物中能量传递的途径。通过高斯解析,分析出核心复合物中至少存在有7组叶绿素a组分,它们是Ch1 a660,Ch1 a670,Ch1 a680,Ch1 a682,Ch1 a684,Ch1 a687和Ch1 a690。     

菠菜和黄瓜光系统Ⅱ捕光叶绿素a／b蛋白质复合体的比较研究

用菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｍｉｌｌ．）和黄瓜（Ｃｕｃｕｍ ｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ．）叶片的叶绿体制备出光系统Ⅱ捕光叶绿素ａ／ｂ 蛋白质复合体（ＬＨＣⅡ）,并对这两种ＬＨＣⅡ的聚合状态的Ｃｈｌａ／ｂ 值、光谱特性以及多肽组分进行了比较研究。实验结果表明,菠菜ＬＨＣⅡ的Ｃｈｌａ／ｂ 为１．３３,黄瓜ＬＨＣⅡ的Ｃｈｌａ／ｂ 为１．１７。其光谱特性说明黄瓜的ＬＨＣⅡ更富含Ｃｈｌｂ。它们的多肽组分存在着明显差异,菠菜的ＬＨＣⅡ含有２７ ｋＤ和２５ ｋＤ ２个多肽,而黄瓜的ＬＨＣⅡ只含有２７ ｋＤ １个多肽,这表明２５ ｋＤ多肽含有较少的Ｃｈｌｂ。叶绿素蛋白质复合体的分析结果表明,菠菜ＬＨＣⅡ的单体、二聚体及三聚体均由２个多肽组成;而黄瓜的ＬＨＣⅡ不同聚合状态均由１个多肽组成     

光系统Ⅱ反应中心CP47/D1/D2/Cyt b-559复合物中色素分子空间取向的线二色光谱研究

线二色光谱(LD)是研究色素分子在光合膜上空间取向和排布的重要手段.采用低温(100K)吸收光谱和线二色光谱技术研究光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cyt b-559中色素分子的空间取向.结果表明,在光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cyt b-559中680 nm处有吸收的叶绿素分子Qy跃迁与光合膜平面平行.β-胡萝卜素分子有两种不同的空间取向,其中在470和505nm处有吸收的β-胡萝卜素分子(Ⅰ)与光合膜平面近似平行,而在460和490nm处有吸收的β-胡萝卜素分子(Ⅱ)与光合膜垂直.光破坏实验显示垂直取向的β-胡萝卜素分子对强光敏感.680nm处吸收的叶绿素分子成分复杂,可能包含有P680和核心天线CP47蛋白上的色素分子.     

饱和白光引起的光系统Ⅱ捕光复合体（LHCⅡ）从反应中心复合体脱离不同于弱红光引起的状态1向状态2的转换

我们观测了不同光照预处理对拟南芥、小麦和大豆叶片光合作用和低温（77K）叶绿素荧光参数F685、F735和F685／F735的影响。野生型拟南芥叶片光合作用对饱和光到有限光转变的响应曲线是V型,而缺乏叶绿体蛋白激酶的突变体STN7的这一曲线为L型。饱和白光可以引起拟南芥叶片F685／F735的明显降低,但是F735没有明显增高,而弱红光可以导致拟南芥叶片F685／F735的明显降低和F735的明显增高,表明弱红光可以引起状态1向状态2的转变,同时伴随从光系统Ⅱ脱离的LHCⅡ与光系统Ⅰ的结合,而饱和白光只能引起LHCⅡ从光系统Ⅱ反应中心复合体脱离。并且,低温叶绿素荧光分析结果证明,饱和白光可以引起大豆叶片LHCⅡ脱离,但是不能引起小麦叶片LHCⅡ脱离,而弱红光可以引起小麦叶片的这种状态转换,却不能引起大豆叶片的这种状态转换。因此,饱和白光引起的野生型拟南芥和大豆叶片的LHCⅡ脱离不是一个典型的状态转换现象。     

非胁迫条件下外源一氧化氮对马铃薯叶片组织光系统Ⅱ光化学活性的影响

在非胁迫条件下,研究了外源一氧化氮供体硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP对马铃薯(Sodlanum tuberosuml.)离子叶片和叶圆片叶绿素荧光参数的影响.在光照条件下(150Umol-2,27℃),光系Ⅱ(PSⅡ)的最大量子效率(FVFm)和有交最子效率(φPSⅡ)均被SNP对PS的影响不仅与SNP的浓度有关,也与其作用时间有关.以叶贺片为材料的实验结果表明,SNP对φPSⅡ的影响可以被血红蛋白(NO)的清除)所抑制,而NO2-和NO3的混合液(NO供体SNP的分解产物)对φPS的影响远小于SNP,说明外源SNP主要是通过产生NO来影响PSⅡ的光化学活性.光照(150μmol·m-2·s1,25℃)4h或以上,SNP150μmol\L)处组理和不处理对照组的非光化学狂灭(NPO)没有统计差异,但SNP处理的有效量子效率(φPSⅡ)和开入反应中心的比例(qP)明显降低.经25min 的暗适应后,SNP处理组和水处理对照组的原初荧光(FO)无明显差异,但经SNP处理光照8或12叶片的最大荧光(FM)仍然显著低于对照.分析认为,在本实验条件下,NO对叶片光化学活性的影响点可能不在反应中心;在PSⅡ供体侧,NO可能影响叶片的捕光能力,在受体侧,NO主要影响电子传递链中QA下游的某些元件,即NO阴碍了QA下游的电子传递,提高了反应中心的还原程度,从而降低了PSⅡ的光化学活性.     

饱和白光引起的光系统II 捕光复合体(LHCII ) 从反应中心复合体脱离不同于弱红光引起的状态1 向状态2 的转换

我们观测了不同光照预处理对拟南芥、小麦和大豆叶片光合作用和低温( 77K) 叶绿素荧光参数F685、F735 和F685􊄯F735 的影响。野生型拟南芥叶片光合作用对饱和光到有限光转变的响应曲线是V 型,而缺乏叶绿体蛋白激酶的突变体STN7 的这一曲线为L 型。饱和白光可以引起拟南芥叶片F685􊄯F735 的明显降低, 但是F735 没有明显增高, 而弱红光可以导致拟南芥叶片F685􊄯F735 的明显降低和F735 的明显增高, 表明弱红光可以引起状态1 向状态2 的转变, 同时伴随从光系统II 脱离的LHC II 与光系统I 的结合, 而饱和白光只能引起LHC II 从光系统II 反应中心复合体脱离。并且, 低温叶绿素荧光分析结果证明, 饱和白光可以引起大豆叶片LHC II 脱离, 但是不能引起小麦叶片LHC II 脱离, 而弱红光可以引起小麦叶片的这种状态转换, 却不能引起大豆叶片的这种状态转换。因此, 饱和白光引起的野生型拟南芥和大豆叶片的LHC II 脱离不是一个典型的状态转换现象。     

光系统Ⅱ反应中心D_1-D_2-Cyt b_(559)复合物低温(77K)荧光发射差异的研究

对菠菜光系统Ⅱ反应中心D_1-D_2-Cytb_(559)复合物进行了系统的低温(77K)荧光发射性质研究。结果表明,D_1-D_2-Cytb_(559)复合物具有681nm和684nm两种波长的低温荧光发射,但两者通常并不是同时存在,而是取决于Ca-680与Ca-670Chla分子的相对含量的。Ca-670Chla含量的增加,会使其低温荧光发射出现在681nm;而Ca-680Chla含量的增加,则会使其低温荧光发射出现在684nm。Ca-670与Ca-680Chla分子的相对含量与不同状态的菠菜叶材料有关。PSⅡ反应中心内周天线CP-47,CP-43多肽的存在是D_1-D_2-Cytb_(591)复合物低温荧光发射红移的原因,而D_1-D_2-Cytb_(559)复合物的不稳定变化则与其蓝移的低温荧光发射有关。     

光系统Ⅱ反应中心CP47/D1/D2/Cyt b-559复合物中色素分子空间取向的线二色光谱研究(英文)

线二色光谱(LD)是研究色素分子在光合膜上空间取向和排布的重要手段。采用低温(1 0 0K)吸收光谱和线二色光谱技术研究光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cytb_5 5 9中色素分子的空间取向。结果表明,在光系统Ⅱ核心复合物CP47/D1/D2/Cytb_5 5 9中 6 80nm处有吸收的叶绿素分子Qy 跃迁与光合膜平面平行。β_胡萝卜素分子有两种不同的空间取向,其中在 470和 5 0 5nm处有吸收的 β_胡萝卜素分子(Ⅰ)与光合膜平面近似平行,而在 46 0和 490nm处有吸收的 β_胡萝卜素分子(Ⅱ)与光合膜垂直。光破坏实验显示垂直取向的 β_胡萝卜素分子对强光敏感。6 80nm处吸收的叶绿素分子成分复杂,可能包含有P6 80和核心天线CP47蛋白上的色素分子。     

光系统Ⅱ反应中心D1/D2/Cytb559复合物中去镁叶绿素a的光照破坏

高等植物在强光照射下,光合作用受到抑制。光抑制的分子机理已成为目前光合作用研究中最活跃的研究领域之一［１］。由于叶绿体内色素和蛋白分子很多,其中包含有许多与光破坏不直接相关的组分,因此很难确定具体哪个分子受到破坏。用只含少数色素和多肽分子的光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）反应中心Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔｂ５５９复合物［２］可以解决这个问题,现已证明用光照射该复合物能引起原初电子供体Ｐ６８０的破坏［３,４］,并且是一个多步反应［５］,同时还发现有组氨酸残基的光照破坏［６,７］,当存在电子受体的情况下反应中心内部β－ｃ…     

光系统Ⅱ反应中心D1/D2/Cytb559复合物中存在一个与光化学活性无关的去镁叶绿素a

紫色光合细菌反应中心的三维空间结构的解析，极大地推动了光合作用电子传递机理的研究。现已清楚光合细菌反应中心内部存在着两条电子传递支路［１—２］，由于高等植物光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）反应中心Ｄ１蛋白和Ｄ２蛋白与光合细菌反应中心Ｌ亚基和Ｍ亚基的一级结构具有很大的相似性，推测ＰＳⅡ反应中心内部也可能存在类似的结构。从高等植物叶绿体中分离纯化的ＰＳⅡ反应中心Ｄ１／Ｄ２／Ｃｙｔｂ５５９复合物具有原初电荷分离活性［３］，其中含有４—６个Ｃｈｌａ分子，２个Ｐｈｅｏａ分子，１—２个β－胡萝卜素分子，它们是否像光合细菌…