迎接未来的植物生理学

迎接未来的植物生理学ＴｏＭｅｅｔｔｈｅＦｕｔｕｒｅＰｈｙｔｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ￥／／沈允钢（中科院上海植物生理研究所，研究员、中国科学院院士上海２０００３２）２１世纪即将到来，生物科学由于研究对象的复杂性，曾经长期处于主要只能作外表观察描述的浅析阶...     

光合作用研究的进展

植物的光合作用是地球上大规模地利用太阳光能,从水和二氧化碳合成有机物质的唯一过程。光合作用一年所累积的有机物质,巨达一千多亿吨!而人类每年吃的粮食,只不过是其中很小的一个零头。它又是地球上唯一地、大规模地将太阳能转变成可贮     

低渗胁迫导致杜氏盐藻光合机构向状态Ⅰ转换

研究了在黑暗中低渗胁迫对杜氏盐藻光合机构状态转换的影响. 当培养液中的NaCl浓度从1.5 mol/L突然降低到0.5 mol/L时, 杜氏盐藻的光合作用降低, 但呼吸作用被促进, 同时杜氏盐藻细胞内ATP含量在黑暗中明显增加. 与对照相比, 被胁迫细胞的77 K荧光F_PSⅡ/F_PSⅠ比值较高, 据此可以推测,当受低渗胁迫的杜氏盐藻细胞转移到光下时更多的激发能将被分配到PSⅡ. 低渗处理同时还会引起杜氏盐藻磷酸化的LHCP去磷酸化, 表明杜氏盐藻的光合机构在低渗胁迫下发生了向状态Ⅰ转换的过程, 这可能与黑暗中低渗处理促进呼吸作用及细胞内ATP含量增加有联系.     

甜菜碱对PSⅡ放氧中心结构的选择性保护

植物光系统Ⅱ( PS Ⅱ)放氧中心复合体主要包括跨类囊体膜的D1,D2多肽和暴露于水相的分子量分别为18,23,33ku的3个外周蛋白.高浓度盐等多种处理方法,都可使外周蛋白部分或全部脱落,进而影响水氧化放氧的关键机构——锰分子簇的正常运转.最近报道的三氯乙酸盐处理放氧中心复合体是一种使与放氧有关的外周蛋白依次脱落的新方法,其作用特点与分子的疏水性有明显的相关性.由于外周蛋白暴露于水相之中,容易遭受水分胁迫的影响,因而PSⅡ膜颗粒可成为植物水分胁迫研究的一个理想模型. 甜菜碱是一种较普遍存在于细菌及动植物中的渗透调节物质,在高盐条件下的组织中尤为常见.90年代以来,一些实验证明,甜菜碱可以保护PSⅡ颗粒,防止高浓度盐造成的外周蛋白脱落;研究还表明,甜菜碱可以稳定Mn簇的空间结构,维持在高盐环境中 PSⅡ颗粒的放氧活性.而高浓度甜菜碱本身不影响PSⅡ颗粒的放氧功能.本实验通过用NaCl、三氯乙酸钠(TCA)处理PSⅡ膜颗粒,比较两种处理时,甜菜碱稳定外周蛋白的作用有何异同,进一步研究甜菜碱稳定作用的本质.     

大豆叶片状态转换过程中跨膜质子动力势的变化

用毫秒延迟发光(ms-DLE)研究大豆叶片在状态转换过程中跨膜质子梯度的变化情况. 用弱远红光诱导大豆叶片向状态Ⅰ转换时, 叶绿素室温荧光F_m/F_o和77K荧光F ₆₈₅/F₇₃₅基本不变, ms-DLE快相强度仅受到轻微促进. 用弱红光诱导叶片向状态Ⅱ转换时, F _m/F_o和F₆₈₅/F₇₃₅均呈先迅速下降再转向稳定的趋势, F_m/F_o下降的速度较F₆₈₅/F₇₃₅快; ms-DLE快相强度则是先迅速上升, 接着逐渐下降, 用去除质子梯度的解耦联剂尼日利亚菌素(nigericin)处理后, 快相强度的上升再下降的变化明显地受到抑制, 而用去除膜电位的缬氨霉素(valinomycin)处理后无显著影响. 这表明向状态Ⅱ转换时, ms-DLE快相强度的迅速上升主要与PSⅡ氧化水时向膜内侧释放的质子数量有关.     

叶绿体ATP合酶CF1与CF0亚基间的相互作用

通过PCR的方法得到波菜叶绿体ATP合酶9个亚基的编码序列,分别克隆到质粒pGBT9和pGAD424,双转化入酵母菌株HF7C和SFY526,用酵母双杂交系统检测菜叶绿体ATP合酶各亚基间的相互作用,同时用双杂交系统和体外结合实验检测γ亚基与ε亚基及ε亚基突变体ε△N21,ε△C45之间的相互作用,实验结果基本上支持目前关于细菌ATP合酶的结构模型,与之不同是,δ亚基与β,γ,ε以及CF0的Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ亚基均有作用,这些说明尽管叶绿体ATP合酶与细菌ATP合酶有着类似的亚基组成和空间结构,但在亚基间的相互关系和催化过程中的构象变化上可能有所不同。     

菠菜类囊体中的作用光关闭后荧光短时上升

循环光合电子传递不仅可偶联形成ATP,而且在调节ATP和NADPH形成的比例,防止多余光能对光合机构的破坏等方面也起着重要作用.然而,围绕PSI的循环电子传递,有哪些电子递体参与以及通过怎样的传递途径,至今仍不甚清楚.由于循环电子传递是一个闭合回路,难以直接测量,因此探索各种观测研究手段是很重要的问题.最近有报道,利用调制荧光测量方法,在叶片、完整叶绿体或蓝藻中观察到当作用光停止以后,会出现照光后荧光短时间上升(transient post-illumination increase in chlorophyll fluorescence)的现象.此现象被认为反映了围绕PSI的循环电子传递,并且可能在植物中普遍存在.如果在离体类囊体膜系统中观测并研究这种现象,将有利于对它的深入研究.我们发现,在提取的菠菜类囊体膜中,作用光关闭后的荧光上升现象消失,但是如果将铁氧还蛋白和NADP~ 加入到类囊体膜系统中,就可以再现出叶片中观测到的荧光上升现象.我们对这一现象的机理进行了研究.     

叶绿体ATP合酶CF_1与CF_0亚基间的相互作用

通过PCR的方法得到菠菜叶绿体ATP合酶9个亚基的编码序列, 分别克隆到质粒pGBT9和pGAD424, 双转化入酵母菌株HF7C和SFY526, 用酵母双杂交系统检测菠菜叶绿体ATP合酶各亚基间的相互作用. 同时用双杂交系统和体外结合实验检测 g 亚基与e亚基及e亚基突变体eDN21, eDC45之间的相互作用. 实验结果基本上支持目前关于细菌ATP合酶的结构模型. 与之不同的是, d 亚基与b, g, e 以及CF0的Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ亚基均有作用. 这些结果说明尽管叶绿体ATP合酶与细菌ATP合酶有着类似的亚基组成和空间结构, 但在亚基间的相互关系和催化过程中的构象变化上可能有所不同.     

小麦叶片状态转换和光合作用的光抑制的关系

状态转换能够使光能在两个光系统之间均衡分配,从而有利于光合机构的高效运转,这是     

光合作用的调节控制

作物群体的光能利用与生物产量有直接联系,并通过光合产物的分配而与经济产量紧密相关,一切内外因素(包括遗体、生理、环境及各种措施等)最终都要经由调节光合作用及其产物的分配而影响经济产量的。人们一直在努力了解植物光合作用的调节控制机理及寻求影响其运转的措施,希望使作物在各种条件下,尤其是在与形成产量密切相关的时刻,能高效率地进行光合作用,从而达到增产的目的。光合作用的调节控制问题,现在正趋向研究高潮。这次第五届国际光合作用会议中所报告的内容