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.     

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。     

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。     

叶面喷施亚精胺对高温胁迫下番茄叶绿素合成代谢的影响

以设施番茄栽培品种‘金棚朝冠’幼苗为试验材料,研究叶面喷施0.25 mmol·L~(-1)亚精胺(Spd)对高温胁迫下(38℃/28℃,昼/夜)番茄幼苗生长及叶绿素合成过程中前体物质含量、关键酶活性和叶绿素含量的影响,探讨Spd缓解番茄高温胁迫伤害的生理机制。结果表明:(1)高温胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可有效缓解高温胁迫对番茄幼苗地上部生长的抑制作用,但对于地下部的生长无显著缓解作用。(2)高温胁迫下番茄叶片叶绿素合成前体物质δ-氨基酮戊酸(ALA)和胆色素原(PBG)的含量显著提高,而尿卟啉原Ⅲ(UroⅢ)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁-原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)和原叶绿素酸(Pchl)的含量显著降低,证明叶绿素前体由PBG向UroⅢ的转化受阻,导致叶绿素a(Chla)、总叶绿素(Chlt)含量和Chla/Chlb显著降低。(3)叶面喷施Spd能增强高温胁迫下胆色素原脱氨酶(PBGD)活性,有效缓解了高温胁迫对PBG到UroⅢ转化的阻碍作用,促进PBG之后叶绿素合成前体物质的合成,Chla含量和Chla/Chlb显著增加。研究发现,高温胁迫显著抑制番茄幼苗的生长,叶面喷施Spd可通过显著增强PBGD活性来缓解由PBG向UroⅢ的受阻程度,促进高温胁迫下番茄叶片的叶绿素前体合成,提高叶绿素含量和番茄植株的生长量,减轻高温胁迫对番茄幼苗生长的伤害。     

缺乏叶绿素的油菜突变休的叶绿体组成和结构变化

对黄化突变体Cr3529和野生型油菜（Brassica napus L.)3529叶绿体的超微结构和组成进行了比较,与野生型相比,突变体Cr3529叶片具有较少的类囊体,较少的垛叠膜区和较少的叶绿素含量,突变体的Chla/Chob比值较高,是野生型的2倍,电泳结果表明,突变体类囊体膜中LHCII和其三聚体LHCII的含量减少,SDS－PAGE分析显示,LHCII的脱辅基蛋白在突变体类囊体中明显减少,免疫印迹进一步表明,所有LHCII组分的含量仅为野生油菜的类囊体膜的1／3,突变体Cr3529的天线系统比野生型3529的小。     

SO_2胁迫对金色叶植物叶片叶绿素合成代谢的影响

以金叶女贞(Ligustrum×vicaryi)和金森女贞(Ligustrum japonicum‘Howardii’)2种金色叶女贞为试材,采用人工静态熏气的方法,研究SO2胁迫对金色叶植物叶片叶绿素含量及其合成代谢的影响,探讨SO2胁迫影响金色叶植物叶绿素合成的可能位点。结果表明:20和40 mg·m-3的SO2熏气提高了叶绿素、尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)、镁原卟啉Ⅸ(Mg-protoⅨ)的含量,使δ-氨基酮戊酸脱水酶(ALAD)和尿卟啉原Ⅲ合酶(UROS)活性升高,δ-氨基酮戊酸(ALA)和胆色素原(PBG)含量降低;80 mg·m-3的SO2熏气使叶绿素含量降低,引起ALA和PBG含量的积累,降低了UrogenⅢ、ProtoⅨ和Mg-protoⅨ的含量,抑制了ALAD和UROS的活性。研究发现,金叶女贞叶绿素合成关键前体物质含量和相关酶活性随熏气浓度的变化趋势较金森女贞明显,前者对SO2较为敏感,后者抗SO2的能力强于前者,SO2胁迫影响金色叶植物叶绿素合成的可能位点位于UrogenⅢ的合成过程。     

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。     

文心兰浅绿条纹突变体的生理生化及叶绿素荧光特性研究

以文心兰浅绿条纹突变体为材料,分析叶片光合色素含量和组成、叶绿素合成前体物质含量以及叶绿素荧光参数的变化,观察突变体叶绿体超微结构的改变,以探寻其叶色变异的生理基础。结果表明:(1)突变体叶绿素a(Chl a)、叶绿素b(Chl b)、类胡萝卜素(Car)和总叶绿素(Chl)含量分别比叶色正常植株显著降低了37.1%、34.0%、30.8%和36.3%。(2)突变体叶绿素生物合成受阻于胆色素原(PBG)到尿卟啉原Ⅲ(UrogenⅢ)的反应步骤。(3)突变体叶绿体发育存在明显的缺陷,基粒数目及基粒片层的垛叠层数明显减少,嗜锇颗粒及囊泡较多。(4)突变体初始荧光(Fo)比正常植株高39%,最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学效率(Fv′/Fm′)和PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)均显著低于正常植株,但光化学淬灭系数(qP)和非光化学淬灭系数(NPQ)与正常植株无显著差异。研究结果说明,文心兰叶绿素生物合成受阻和叶绿体结构发育不良,导致叶绿素的含量下降,致使突变体叶片呈现浅绿条纹,光能利用率降低。     

小麦突变体返白系返白阶段叶绿素代谢的变化

小麦 ( Triticum aestivum)返白系在返白阶段 Chl、胡萝卜素 ( Caro)含量均下降 ,但 Caro/ Chl的比值大于对照 ,表明叶片白化不是因 Caro减少引起的。Chl下降的同时 ,Chla和 Chlb均下降 ,表明该突变体属阶段性缺总 Chl型。返白初期 Chlase活性增高 ,返白中期活性下降 ,表明 Chl降解不是造成叶片失绿的主要原因 ;Chl合成中间物 δ-氨基酮戊酸 ( ALA)、胆色素原 ( PBG)积累 ,尿卟啉 ( Uro )、原卟啉 ( Proto )、镁 -卟啉 ( Mg- Proto )、原叶绿素酸 Pchl减少 ,特别是 Uro 在返白中期含量最低 ,复绿初期却急剧积累 ,表明叶绿素合成受阻于尿卟啉原 ( Urogen )的形成上。     

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。     

衰老叶片中叶绿素的降解

综述了近年来关于衰老叶片中叶绿素降解的研究情况,包括叶绿素代谢的中间产物、终产物、主要代谢途径、代谢酶及代谢途径在细胞内的定位及代谢调节方面的研究进展。     

刺槐叶绿素荧光特性的研究

用L I-6400光合仪对黄土高原常用造林树木刺槐的叶绿素荧光动力学曲线、淬灭分析、荧光光曲线以及荧光AC I曲线等生理特性进行测定和对比分析.结果表明:随着光照时间的加大,刺槐的荧光参数ETR、qP和N PQ逐渐上升并在21 m in左右达到稳定,与光合同步.最大荧光产量F m在叶片转入黑暗后逐渐上升,在44 m in左右趋于稳定;N PQ则开始下降,在35 m in左右达到稳定.当光强度>200μm o l.m-2.s-1时,Ph iPS2和Ph iCO2呈线性正相关,而当光强度<200μm o l.m-2.-s 1时,Ph iPS2和Ph iCO2呈线性负相关.CO2浓度和刺槐的荧光光合速率、Ph iPS2、Ph iCO2值存在着一定的正相关关系.     

叶绿素含量测定的简化

本文介绍一种避免称重、研磨、冲洗和过滤等繁琐步骤,仅将确定面积的叶片细丝用少量80%丙酮浸泡提取后便可比色计算的简便的测定叶绿素含量的方法。此法省时间、省溶剂,不受叶片含水量变化的干扰,适合于大批量叶片样品的测定,而且便于与以单位叶面积表示的光合速率联系起来分析实验结果。同时,指出一些可能影响测定结果的因素。     

NaCl胁迫下交替呼吸途径对叶绿素含量及其荧光特性的影响

以菜豆幼苗作为试验材料,分析了NaCl胁迫下交替呼吸对叶绿素含量以及叶绿素荧光特性变化特征的影响,以探讨交替呼吸途径在逆境下的生理学作用以及植物在盐胁迫下光系统Ⅱ(PSⅡ)的调节作用机制。结果表明:(1)随着NaCl胁迫浓度(0、100、200、300mmol/L)的增高,菜豆幼苗叶片叶绿素含量显著下降,叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)潜在最大光化学量子效率(Fv/Fm)、光适应下最大光化学效率(Fv′/Fm′)、PSⅡ光适应下实际光化学效率[Y(Ⅱ)]和光化学荧光猝灭(qP)与对照相比均显著性下降,而非光化学猝灭(NPQ)较对照组显著增加,同时交替呼吸容量在NaCl胁迫下也显著上升。(2)与单独NaCl胁迫相比,在NaCl胁迫下施加交替呼吸的抑制剂水杨基氧肟酸(SHAM)会导致菜豆幼苗叶片叶绿素含量、Fv/Fm、Fv′/Fm′、Y(Ⅱ)和qP进一步显著下降、NPQ进一步显著增加。研究认为,NaCl胁迫导致菜豆叶片光系统Ⅱ光化学效率下降和光能耗散增加,交替呼吸途径可有效缓解NaCl胁迫下菜豆叶绿素含量的减少以及光系统Ⅱ光化学反应效率的下降。     

Chlorophyll breakdown in oilseed rape

Chlorophyll catabolism accompanying leaf senescence is one of the most spectacular natural phenomena. Despite this fact, the metabolism of chlorophyll has been largely neglegted until recently. Oilseed rape has been used extensively as a model plant for the recent elucidating of structures of chlorophyll catabolites and for investigation of the enzymic reactions of the chlorophyll breakdown pathway. The key reaction which causes loss of green color is catalyzed in a two-step reaction by pheophorbide a oxygenase and red chlorophyll catabolite reductase. In this Minireview, we summarize the actual knowledge about catabolites and enzymes of chlorophyll catabolism in oilseed rape and discuss the significance of this pathway in respect to chlorophyll degradation during Brassica napus seed development. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

叶绿素荧光分析技术及应用进展

叶绿素荧光动力学技术被称为研究植物光合功能的快速、无损伤探针,已逐渐在环境胁迫对植物光合作用影响研究方面得到应用,随着叶绿素荧光分析技术的进一步发展,其应用领域和研究空间将进一步拓展.本文介绍了叶绿素荧光分析的基本原理,综述了叶绿素荧光分析技术的应用研究进展.     

莲胚芽叶绿素合成对光照的依赖性

被子植物的叶绿素合成需要光照,但是莲（Nelumbo nucifera Gaertn.)胚芽却一直被猜测具有在黑暗中合成叶绿素的能力,因为莲胚芽变绿是在四重覆盖物（子叶、种皮、果皮和莲蓬）包被下几乎不大可能秀光的环境中发生的,本实验从正反两个方面否定了这种可能性;首先对处于发育早期的莲蓬进行遮光处理。结果发现莲胚芽虽然可以继续发育,但是它的叶绿素合成却受到严重抑制。积累了大量合成叶绿素的前体,并且这些前体主要与依赖光的原叶绿素酸酯氧还酶（LPOR）结合在一起;其次不依赖光的原叶绿素酸酯氧还酶（DPOR）的编码基因在物种间高度保守,但是用PCR的方法在功基因组中却扩增不同源序列,表明莲胚芽不大可能具有在黑暗中合成叶绿素所必需的酶。两方面实验结果表明,莲胚芽的叶绿素合成只能通过依赖光的途径进行。     

The G4 Gene of Arabidopsis thaliana Encodes a Chlorophyll Synthase of Etiolated Plants

The gene coding for a putative chlorophyll synthase gene (C4) from Arabidopsis thaliana was amplified by the polymerase chain reaction and cloned into the expression vector pQE- 31. Lysates of bacteria (E.coli) that had been transformed with this construct were used for in vitro enzymatic assays. The chlorophyll synthase catalyzed esterification of chlorophyllides a and b at the same rate but preferred geranylgeranyl-PP over phytyl-PP. This corresponds to the enzyme specificity previously described for etiolated plants and differed from that of green plants.     

水稻叶绿素含量的QTL定位

利用由两个籼稻品种Acc8558和H359杂交构建的一个包含131个株系(F19)的重组自交系群体,及其相应的包含147个RFLP和78个AFLP标记的遗传图谱,采用多性状复合区间定位方法,对控制水稻叶绿素含量的QTL进行了定位分析。对叶绿素a和叶绿素b含量各检测到6个QTL,其中5个QTL在两性状问是相同的。这些QTL主要分布在第1和第4染色体上,因此这两条染色体对叶绿素含量是重要的。QTL qChlAlc／qChlBlb(二者位置相同)在4个观测时期均表现较大效应,且在最后的剑叶期贡献最大,因此对叶绿素含量最为重要。另两个QTL(qCh-LA4a／qChlB4a和qChlA4b／qChlB4b)只在第2次观测时期效应显著,表明它们只在特定发育阶段发挥作用。     

叶绿素b聚集体和它的能化态的性质

叶绿素b由单体聚合成多聚体后吸收光谱明显红移。叶绿素b聚集体膜在光下产生150 mV的光电位,停止照光后此电位消失速度比叶绿素a聚集体膜的慢。叶绿素b聚集体吸收光能后形成相当稳定的能化态,半生命期约几分钟。当聚集体解聚时所吸收的光能又以光的形式辐射出来。叶绿素b聚集体能化态的能量可快速而有效地传给叶绿素a聚集体,以叶绿素a的延迟发光形式释放出来。