低温胁迫对类囊体膜脂代谢的影响

类囊体膜主要由膜脂、膜蛋白及一些光合色素等成分组成,它是植物进行光合作用的场所。低温能通过影响类囊体膜的结构而影响植物的光合作用。简述了类囊体膜的组成和功能,以及低温胁迫下类囊体膜脂及其脂肪酸组成的变化。简要介绍了膜脂与光抑制的关系,以及利用分子生物学手段研究三烯脂肪酸与植物抗冷性关系的相关进展。     

CPI大部分缺失影响莱茵衣藻光能转换特性的研究

用紫外光处理野生型莱菌衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）CC－125得到突变体CC－1047。电泳检测证明：突变型衣藻CC－1047缺失了绝大部分色素蛋白复合体I（CPI）。进而详细地研究了CPI的部分缺失对突变型衣藻的光物理和光化学反应的影响。野生型衣藻的低温荧光峰有两个,分别在691nm和717nm左右;突变型CC－1047的低温荧光峰只有一个,在709nm左右,且荧光强度增加了3－4倍。709nm的峰被认为是光系统I捕光天线色素所发出的。在突变体中出现的这个峰,说明天线色素吸收的光能未能传递到光系统I的反应中心,再进行电荷分离;而是以荧光的形式也发生了改变,野生型和突变型的荧光在开启作用光后都很快上升,但随后野生型的逐渐下降,而突变型CC－1047的基本上不下降;与野生型相比,突变型衣藻CC－1047的光系统I反应中心色系P700的氧化还原活性降低80％以上,表明突变型衣藻细胞内与PSI相关的电子传递已不能正常运转。     

热预处理菠菜叶绿体的能量转换特征

经热预处理（湿度为２５－４５℃,部分实验为２０－３６℃,时间为５－１０min)的菠菜（Ｓpinacia oleracea L.)叶绿体。严重影响其能量转换的各步反应。（１）循环光合磷酸化速率随处理温度而下降。（２）类囊体膜上腺三磷酶失活。（３）光照诱导叶绿体的质子吸收减小;叶绿体的９－氨基吖啶（９－ＡＡ）荧光猝灭减弱,但加二环己基磷二亚胺（ＤＣ－ＣＤ）可以部分恢复９－ＡＡ荧光猝死。（４）叶绿体的延迟发光和△Ａ５１５nm电色效应均出现明显变化。（５）免疫印迹反应结果表明,经４５℃预处理叶绿体的膜上腺三磷酶出现解离,其α亚单位的蛋白量明显减少。（６）预处理温度超过３３℃,叶绿体光系统Ⅰ介导的氧吸收速率也下降,在反应介质中加芥子碱可以部分恢复其氧吸收能力,就这些结果与膜透性变化、耦联因子复合物解离和自由基积累的关系进行了讨论。     

Changes in Unsaturated Levels of Fatty Acids in Thylakoid PSII Membrane Lipids During Chilling-induced Resistance in Rice

Temperature is one of the abiotic factors limiting growth and productivity of plants. In the present work, the effect of low non‐freezing temperature, as an inducer of “chilling resistance”, was studied in three cultivars of rice (Oryza sativa L.), japonica cv. 9516 (j‐9516), the two parental lines of superhigh‐yield hybrid rice between subspecies, Peiai/E32 (ji‐PE), and the traditional indica hybrid rice Shanyou 63 (i‐SY63). Leaves of chill‐treated rice showed chilling‐induced resistance, as an increase of their low‐temperature tolerance was measured using chlorophyll fluorescence measurements, revealing a change in photosystem II (PSII) efficiency. After 5 d of exposure to 11°C under low light (100 μmol m^‐2 s^‐1), levels of unsaturated fatty acids in PSII thylakoid membrane lipids decreased during the initial 1‐2 d, then increased slowly and reached 99.2%, 95.3% and 90.1% of the initial value (0 d) in j‐9516, ji‐PE and i‐SY63, respectively, on the fifth day. However, under medium light (600 μmol m^‐2 s^‐1), all cultivars experienced similar substantial photoinhibition, which approached steady state levels after a decline in levels of unsaturated fatty acids in PSII thylakoid membrane lipids to about 57.1%, 53.8% and 44.5% of the initial values (0 d) in j‐9516, ji‐PE and I‐SY63 on the fifth day. Under either chilling‐induced resistance (the former) or low temperature photoinhibition (the latter) conditions, the changes of other physiological parameters such as D1 protein contents, electron transport activities of PSII (ETA), F_v/F_m, xanthophyl cycle activities expressed by DES (deepoxide state) were consistent with that of levels of unsaturated fatty acids in PSII thylakoid membrane lipids. So there were negative correlations between saturated levels of fatty acids (16:1(3t), 16:0, 18:0), especially the 16:1(3t) fatty acid on thylakoid membrane and other physiological parameters, such as D1 protein contents, ETA and (A+Z)/(A+V+Z). A specific role of desaturation of fatty acids and the photoprotective pigments of the xanthophyl cycle, leading to an acclimation response in thylakoid membrane lipids may be involved. We conclude that chilling‐induced resistance is accelerated by the unsaturation of thylakoid membranes, and the ability of rice plants to cold‐harden can be enhanced by genetic engineering.     

聚球藻 (Synechococcus leopoliensis 625) 藻胆体 一 类囊体膜光化学活性和亚显微结构的研究

聚球藻藻胆体-类囊体膜吸收光谱中有五个吸收峰,它们位于420nm,438nm, 490nm,624nm和678nm。放氧速率为161-179mol O2／mg Chl.hr.电镜照片中显示在类囊体膜上有大量藻胆体。     

盐类对蓝绿藻光合特性的影响

藻胆蛋白是蓝绿藻的天线蛋白,由无色多肽连接,形成的一定结构叫做藻胆体,作为蓝绿藻的主要光能捕获器。一种分子量为90—120KD的无色多肽将藻胆体固着在类囊体膜表面,从而使吸收的光能可从藻蓝蛋白有效地传递给类囊体膜中光系统Ⅱ反应中心的叶绿素a3。为探讨在能量传递水平上藻胆体和类囊体膜之间的相互作用,我们研究了离子强度对蓝绿藻胆体和叶绿素a之间能量传递的影响。       

膜脂对菠菜细胞色素b6f复合体电子传递活性的影响

利用从菠菜（Ｓｐｉｎａｃｉａ ｏｌｅｒａｃｅａ Ｌ．）叶绿体分离、纯化出的缺失膜脂的细胞色素ｂ６ｆ蛋白复合体（Ｃｙｔ ｂ６ｆ）制剂与从菠菜类囊体分离、纯化的膜脂进行体外重组,检测了不同膜脂对Ｃｙｔ ｂ６ｆ催化电子传递活性的影响。结果表明：被检测的５种膜脂,即单半乳糖基甘油二酯（ＭＧＤＧ）、双半乳糖基甘油二酯（ＤＧＤＧ）、磷脂酰胆碱（ＰＣ）、磷脂酰甘油（ＰＧ）和硫代异鼠李糖基甘油二酯（ＳＱＤＧ）对Ｃ     

正丁醇和高光强下转玉米pepc基因水稻叶片超微结构的变化

以高光效高产的转玉米pepc基因水稻(PC)和野生型水稻(WT)为研究材料,在水稻苗期进行高光强处理(120 min,1 000 μmol·m-2·s-1)、高光强正丁醇复合处理(120 min,1 000 μmol·m-2·s-1+0.04%正丁醇)和正常光强处理(200 μmol·m-2·s-1,CK),运用透射电镜观察各处理材料叶肉细胞、维管束鞘、叶绿体、叶绿体片层以及线粒体等结构变化特点,并考察它们叶片的净光合速率(Pn)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性以及收获后的产量构成因子等.结果发现:PC植株具有较高Pn和PEPC活性,与其较高的有效穗数、穗长、千粒重和籽粒产量相对应;与野生型(WT)相比,高光强处理的PC植株叶肉细胞完整,维管束鞘细胞排列整齐,类囊体片层厚,排列有序,堆叠整齐,并且线粒体有序地在叶绿体周围聚集;但经正丁醇和高光强复合处理的PC叶绿体类囊体片层则降解,淀粉粒累积,表现出类似于高光强下WT植株被损坏的超微结构特征.研究表明,转玉米pepc基因水稻叶片的叶肉细胞、叶绿体和线粒体等具有高光效的超微结构特征;PEPC可能通过磷脂酶D(PLD)途径产生的磷脂酸(PA)参与PC在高光强下对类囊体片层稳定性的调节.     

叶绿体蛋白质组研究进展

亚细胞蛋白质组学是近年来蛋白组学研究中的一个热点。通过细胞器的纯化和亚细胞组分的分离,降低了样品的复杂性,增大了相应蛋白质组分的富集,有利于由此分离获得的蛋白质的序列分析及功能鉴定。叶绿体蛋白质组为植物亚细胞蛋白质组学研究中相对全面的一部分,利用亚细胞分离结合双向电泳技术系统地鉴定叶绿体中蛋白质组分是获取叶绿体蛋白质信息、确定其功能的重要技术手段。本文就近年来植物叶绿体蛋白质组涵盖的叶绿体内、外被膜、叶绿体基质、类囊体膜和类囊体腔蛋白的研究进行综述,以全面认识叶绿体蛋白的组成、特点及其在叶绿体生理生化代谢网络中的作用。     

干旱胁迫对转LeFAD7基因番茄光合作用的影响

以‘天津白果’番茄品种的野生株系(WT)和转正义叶绿体ω-3脂肪酸去饱和酶基因(LeFAD7)株系T( )-12为试材,通过盆栽实验测定了它们在PEG-6000模拟干旱胁迫下的叶片类囊体膜脂脂肪酸组成,以及干旱胁迫后的光合参数、叶绿素荧光参数,以探讨类囊体膜脂LeFAD7基因在干旱胁迫下对番茄叶片光合作用的影响。结果表明:与WT株系相比,转正义基因番茄植株类囊体膜脂中亚麻酸(18∶3)含量升高12.67%,亚油酸(18∶2)含量下降26.98%,导致膜脂脂肪酸不饱和度升高;10%、20%和30%PEG干旱胁迫下,转正义基因番茄植株的实际光化学效率(ΦPSⅡ)、净光合速率(Pn)和叶绿素a(Chl a)含量分别比相应对照下降0.36%~5.11%、19.97%~28.13%、13.27%~23.66%,降幅均小于WT株系,且Pn和Chl a在转基因和野生株间大多存在显著差异。可见,LeFAD7基因能增加番茄叶片膜脂脂肪酸不饱和度,从而减轻干旱胁迫对细胞膜的伤害性,保持干旱逆境下光合系统结构和功能的相对稳定,维持较高的光合速率。