叶绿体中色素的提取和分离实验的改进

叶绿体中色素的提取和分离实验是高中生物学中的一个经典学生实验,有助于学生了解光合作用色素的种类和作用.针对目前存在的实验历时长、演示效果不佳等问题,对实验方法、步骤进行了若干改进.     

细胞色素P450 3A7羟化维生素D3的功能研究

本研究通过体外生化实验研究细胞色素P450 3A7对维生素D3的羟化作用。根据GenBank报道的序列设计特异引物,扩增cyp3a7的编码区,将cyp3a7的编码区插入到pcDNATM3.1/myc-His(-) A的XhoⅠ/Bam HⅠ,通过测序检测序列的正确性。pcDNA-CYP3A7及pcDNA分别瞬时转染293T细胞,48 h后收集细胞,提取S9组分,用Bradford法测定蛋白质浓度。S9组分经12%SDS-PAGE凝胶电泳和Western blotting检测,用myc抗体作为一抗检测CYP3A7在293T细胞的表达水平。0.6 mg S9组分与1μmol/L维生素D3于37℃孵育30 min,用4倍体积的氯仿甲醇(体积比为3∶1)抽提,有机相在氮气流下吹干,残基用于HPLC分析。结果显示,重组表达CYP3A7的293T细胞的S9组分通过Western blotting检测到了特异的约60 kD的条带,对照样品未检测到特异条带的蛋白质。重组表达CYP3A7的293T细胞S9组分的孵育样品通过HPLC检测到了25-羟基维生素D3,对照样品未检测到25-羟基维生素D3。结果表明重组表达的CYP3A7羟化维生素D3生成25-羟基维生素D3。本研究为进一步探究还有哪些P450参与维生素D3在鸡体内的代谢,为阐明其代谢途径提供理论依据。     

17个建兰品种光合特性分析

以17个建兰(Cymbidium ensifolium)品种为材料,采用改良的丙酮法提取叶绿素,再通过Arnon丙酮法公式计算光合色素含量,利用捷克FluorCam开放式叶绿素荧光仪测定不同品种的叶绿素荧光参数。结果表明,17个建兰品种的光合色素和叶绿素荧光参数具有不同程度的差异,其中‘铁骨素’(C. ensifolium ‘Tiegusu’)、‘逸红双娇’(C. ensifolium ‘Yihongshuangjiao’)和‘闽南黄蝶’(C. ensifolium ‘Minnanhuangdie’)的光合色素含量高于其他品种,表明这3个品种具有良好的光合效率,吸收光能的能力较强;‘铁骨素’最大荧光产量(Fm)、Kautsky诱导效应最大荧光(Fp)、PS Ⅱ原初光能转化效率(Fv/Fm)和非光化荧光淬灭系数(NPQ)均为最高。综上可知,‘铁骨素’的光合生理特性优于其他品种,可作为优良建兰品种进行种植推广。     

高产岩藻黄素的海洋硅藻筛选及光照条件优化

为提高岩藻黄素(Fucoxanthin)提取效率, 对16株海洋硅藻岩藻黄素的检测含量和实际含量进行了分析, 并以一株牟氏角刺藻(Chaetoceros muelleri)为对象, 研究了岩藻黄素与另外两种关键光合色素(即叶绿素a和β-胡萝卜素)的含量及其消长受光强和光质影响的特征。研究结果显示, 不同种或同种不同株的海洋硅藻, 在相同的培养条件、收获时期、提取方法下, 其提取率差异大, 可从不足1%到89.78%; 岩藻黄素的检出含量各异, 从0.03到5.02 mg/g。受不同光照强度[低: 50 μmol/(m2·s); 中: 100 μmol/(m2·s); 高: 200 μmol/(m2·s)和光质(红光、蓝光)]的影响, 岩藻黄素产量呈现不同特征。在低光照强度下, 单位细胞岩藻黄素的含量相对较高。在红光条件下, 岩藻黄素的产量高于蓝光。在相同光强条件下, 岩藻黄素含量随增殖周期变化; 在单色光质条件下, 几种光合色素均在生长平台期后期含量增加。岩藻黄素的含量变化与叶绿素a和β-胡萝卜素的含量及其消长关系密切。研究为筛选藻株、优化硅藻培养条件以累积岩藻黄素提供了参考。     

五唇兰对PEG模拟的干旱胁迫响应研究

为了解干旱对五唇兰(Phalaenopsis pulcherrima)生长的影响,以聚乙二醇(PEG)溶液模拟干旱胁迫,对其叶片的光合色素、渗透调节物质和非结构碳水化合物(NSC)含量变化进行研究。结果表明,随着PEG浓度增加,五唇兰植株含水量和鲜质量逐渐下降,以PEG为13.75%～14.84%时最显著。PEG处理显著降低叶片的叶绿素a和b含量。随着植株含水量的降低,叶片可溶性蛋白、淀粉(St)含量均呈下降趋势,可溶性糖(SS)含量、NSC和SS/St均呈先升后降的趋势。因此,干旱胁迫会影响五唇兰植株的含水量和光合产物的积累;在较低程度干旱胁迫下,可溶性糖在抗旱响应中发挥主要作用;随着干旱胁迫程度加深,五唇兰的生理代谢受到严重影响。     

北部湾涠洲岛水域发现上颌和须板异常的布氏鲸:对保护的启示

2018年初以来,北部湾涠洲岛附近出现了布氏鲸（Balaenoptera edeni）的活动。一头上颌与须板异常的小布氏鲸个体引发热议,其视频在网络上广泛流传。我们在船只调查时,目击该个体10次,其以单独活动为主（90%）,主要出现在涠洲岛到斜阳岛之间的水域,最小凸多边形家域面积为14km2,核心家域面积为166.9km²。然而,在 2019年3月30日我们发现该个体已死亡漂浮在海面,根据尸体腐烂状况来推测,该个体的死亡时间大约为3~5日,死亡原因不明。根据照片和现场解剖分析,推测该小布氏鲸的上颌和鲸须异常可能是被渔网或绳索缠绕导致的。由于无法从外形上确认属于哪一个亚种,因此我们测定了该个体的线粒体DNA D-loop（mitochondrial DNA, mtDNA）和细胞色素b（cytochrome b, Cyt b）基因,分别得到909bp和395bp的序列,经比对和系统发育重建,发现该个体属于近岸分布的小布氏鲸亚种（Eden’s whale, B. e. edeni）。由于小布氏鲸具有一定季节迁移特性,我们无法判断造成其上颌伤害的渔网或绳索是否在中国水域。尽管如此,仍然建议当地部门应加强宣传,减少渔网等海洋垃圾的丢弃和排放,为小布氏鲸营造一个安全的栖息环境。     

竹柏2种颜色叶片的光合特性研究

为了解竹柏(Podocarpus nagi)的光合特性,以3 a生全绿叶和花叶竹柏为材料,测定其光合色素含量和气体交换参数。结果表明,全绿叶竹柏叶片的叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素a+b、叶绿素a/b和叶绿素a+b/类胡萝卜素均显著高于花叶竹柏;全绿叶竹柏叶片的初始量子效率、最大光合速率和暗呼吸速率均显著高于花叶,而光饱和点和光补偿点均显著低于花叶;全绿叶竹柏叶片的初始羧化效率、光合速率、CO2饱和点和光呼吸速率均高于花叶,而CO2补偿点低于花叶。2种颜色叶片的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率均随着光合有效辐射的增大而增大,且均表现为全绿叶花叶,而胞间CO2浓度则相反,表现为花叶全绿叶。因此,全绿叶竹柏利用弱光的能力强于花叶竹柏,而花叶竹柏利用强光的能力更强,在园林绿化配置中,可根据2种颜色叶片的光合特性合理配置。     

胭脂素的生物合成及应用研究进展

由于合成色素对人类健康具有潜在危害,天然色素逐渐受到青睐。胭脂素作为类胡萝卜素物质是世界第二大天然色素,其生物合成途径是国际研究热点,目前尚未被完整解析。文中综述了胭脂素的化学特性与提取方法、合成途径研究及应用现状,比较传统提取方法与新提取技术的特点,阐述胭脂素合成通路相关基因及非生物胁迫对合成通路的影响,介绍胭脂素在食品、医药、化工产业应用现状。由于胭脂素合成通路的研究多停留在转录组水平,大多数基因功能未进行验证,文中提出综合应用基因组学、生物信息学、植物化学等学科技术进行深入研究以解析完整的胭脂素合成途径,为胭脂素合成生物学研究及新药研发奠定基础,促进胭脂素的资源开发及可持续发展。