辛越勇[1]2000年在《光系统Ⅱ反应中心细胞色素b559结构和功能的研究》文中提出植物已经演化出多种保护其免受强光抑制和破坏的机制，从而使植物体在自然界能够应付复杂多变的光照环境。虽然人们早就确定Cyt b-559存在于PSII反应中心内，但目前对其性质与功能的认识还不充分。本工作的目的就是研究Cyt b-559天然分子特性，探讨其生理功能和存在的意义。取得了一些有新意的结果： 1、依据PSII反应中心分离纯化的原理，应用更有效的层析介质DEAE-Sephacel，我们设计了快速高效的从菠菜和水稻中分离纯化Cyt b-559的方法和流程，获得了高纯度的样品。它们在非变性胶电泳中具有相同的泳动性。蛋白组分的HPLC结果证明，纯化的Cyt b-559的确由两个亚基组成，α亚基和β亚基的分子量用我们设计的适合于分析小蛋白的Tricine—SDS—PAGE方法准确测定为9.4kDa和4.5kDa。 2、利用HPLC技术分析了纯化的Cyt b-559样品的色素组成，结果表明Cytb-559中含有Chl α而不含类胡萝卜素分子，这一结果通过吸收光谱和共振拉曼光谱的分析得到进一步地证明。通过等电聚焦方法分析了Cyt b-559的等电点，发现其亚基的等电点相差很大，全蛋白的等电点与D1、D2蛋白的等电点也不相同，推测在体内生理pH条件下它们具有相反带电性而在PSII组装中发挥作用。 3、低温荧光光谱的检测结果表明，Cyt b-559的荧光发射峰位在563nm和666nm；首次证明Cyt b-559可以发出荧光和将电子传递给结合在其上的辅助叶绿素，但传递能力比较低故而导致其荧光特性与PSII反应中心的不相同。Cytb-559的紫外荧光光谱表明Trp残基位于其内部的疏水区域，证明Cyt b-559中的芳香族氨基酸可能在其功能的发挥中起一定作用。 4、通过MCD的分析，发现Cyt b-559中血红素的MCD信号在540—580nm和400—440nm波段，而且光谱形状和强度与PSII反应中心的相一致，说明PSII反应中心该范围内的MCD信号中有Cyt b-559的贡献。FTIR光谱的测定结果证明Cyt b-559血红素的配体是组氨酸，其二级结构中α-螺旋占了一半。此外，还比较了Cyt b-559和PSII反应中心的膜脂成分，发现两者有很大的相似性。不同植物来源的Cyt b-559在许多性质上都表现出高度一致，从一个侧面证明Cytb巧59在进化中的保守性。 5、PSll反应中心发生光破坏时，原初电子供体P680己受到严重破坏。我们发现，在光抑制的最初一段时间内，Cyt H559吸收峰值发生变化：在受体侧光抑制的条件下，其吸收峰值先略有增加而后才下降，而在供体侧光抑制条件下则相反，说明 Cyt b巧59对光抑制的发生非常敏感，可能在光抑制早期保护PSll反应中心。 6、纯化的Cyt H559的组氨酸含量在照光前后没有显著的变化，说明 PSll反应中心内被破坏的组氨酸不属于Cyt H559。PSll反应中心所含的组氨酸中有些可被DEPC修饰，但我们的实验结果表明DEPC不能修饰Cyt H559的组氨酸。这可能有利于Cyt ie559保护功能的发挥。 7、我们观察到，在两种光抑制条件下，LP Cyt b659光还原和 HP Cyt s559光氧化具有对pH值的依赖性，说明Cyt b659在光保护中的作用不仅与其高低电势态有关，而且与其质子化程度有联系。CCCP促进HP Cyt b659释放质子，从而维持循环电子传递。DCBQ和 DCMU在很低浓度时都抑制 Cyt b659光还原，前者不影响Cyt b659光氧化而后者在CCCP存在时也会抑制Cyt b659光氧化。 8、Cyt bl59有定位PSll反应中心其它蛋白的锚蛋白的作用。黄化苗转绿实验证明在 HP Cyt b659的含量增加超过 45％以后放氧活性开始逐渐增加。Cytb－559从低电势态到高电势态的转变是放氧复合物组装到PSll反应中心的关键步骤之一。在植物正常生长时，Cyt b559与 P680的其它电于供体发生竟争，起到安全阀门的作用。 9、在逆境条件下，Cyt b上59具有保护PSll反应中心免受强光破坏而起到“分于开关”的作用。我们的实验表明，在室温条件下存在通过Cyt b659的环式电子流，存在从氧化态LP Cyt b559到还原态HP Cyt b乃59的一个循环，其中的氧化还原变化与质子化／去质子化反应相连。通过与其它血红素蛋白的比较，我们推测 Cyt b巧59“分子开关”的关键是：光抑制情况下，铁原子与远端His之间的疏水空穴被氧自由基占据后使得铁进入叶琳中央孔中，迫使近端HIS向叶琳平面位移，从而引起 Cyt b巧59构象改变，使电势态发生转变。
陈熙[2]2009年在《低叶绿素b水稻类囊体膜的蛋白质组学研究》文中提出本文以水稻栽培品种镇恢49的低叶绿素b突变体及其野生型为材料,利用蓝色温和胶双向电泳(Blue Native/SDS-PAGE, BN/SDS-PAGE)和普通双向电泳(IEF/SDS-PAGE)对突变体及其野生型水稻类囊体膜蛋白进行了比较研究,结合MALDI-TOF和LC-MS/MS质谱分析,鉴定了野生型和突变体光合机构的差异。然后利用免疫印迹对部分变化的蛋白进行了验证。主要研究结果如下：利用BN/SDS-PAGE结合普通双向电泳分离了类囊体膜蛋白复合物及其附着蛋白,质谱成功鉴定了52个蛋白点。比较分析表明,突变体中LHCII降低了40%,LHCI下降较LHCII更为严重,大约减少了80%左右。同时PSI表达量基本不变,PSII中的蛋白亚基D1、D2、Cyt b559表达量上升,ATP合酶表达量在突变体中也较野生型有所上升。普通双向电泳分离到的蛋白点中H+-transporting ATP synthase,脂钙蛋白(lipocalin),果糖二磷酸醛缩酶(fructose-bisphosphate aldolase),异戊烯转移酶(prenyltransferase)以及PSII稳定和组装因子HCF136 (PSII assembly/stability factor HCF 136)在突变体中表达量上升,而PsaE和8.7 kDa Fe-S蛋白,在突变体中表达量下降。免疫印迹结果显示,光照条件下,突变体LHCII磷酸化水平高于野生型。结果表明,突变体中LHCII的适量减少对PSII的稳定性影响较小,突变体中PSII与PSI比值的增加可能是对LHCII减少的一种补偿,ATP合酶表达量的增加为D1蛋白周转提供更多能量,增加了突变体在强光下PSⅡ的稳定性。HCF136表达量的增加可以提高PSII核心蛋白的稳定性。异戊烯转移酶和脂钙蛋白表达量的增加可以提高突变体抗氧化的水平。突变体中LHCII磷酸化水平在光照条件下高于野生型,有利于突变体光能分配,可以补充LHCI急剧减少的光能吸收不足。由于上述突变体水稻光合作用对热更加敏感,本文同时研究了该突变体水稻热敏感性的分子基础。40℃热处理30min条件下,野生型中PSI二聚体、PSI三聚体以及PSI和PSII的聚合物等超级复合物很快解离,类囊体膜蛋白复合物中光系统Ⅱ最不稳定,捕光天线复合物以及OEC蛋白很快解离。相比之下,PSI相对稳定,其中的PsaE亚基表达量升高,有可能是增加了围绕PSI的环式电子传递,来抵抗热胁迫引起的伤害。ATP合酶表达量上升,提高了ATP产量,可以消除更多的跨膜质子梯度,从而避免热耗散对光合机构造成损伤。铁氧还蛋白辅酶Ⅱ还原酶表达量增加,来抵抗碳同化受到热胁迫的影响,同时果糖二磷酸醛缩酶表达量增加,可能也参与了抵抗高温引起的胁迫反应。与上述结果相比较,叶绿素b减少突变体类囊体膜蛋白显得更加不稳定。突变体类囊体膜上的超级复合物在高温处理时解离速度快于野生型,突变体中LHCI下降引起了PSI稳定性的下降,PSI各亚基对高温处理也显得更加敏感,PsaE表达量在50℃处理时急剧下降,说明突变体中围绕PSI的环式电子流在高温条件下不能发挥抵抗热胁迫的作用。
叶露幻[3]2013年在《高产杂交稻“两优培九”剑叶衰老过程光合膜功能及蛋白质复合物变化的研究》文中研究指明本研究旨在探讨高产杂交稻两优培九在衰老过程中,剑叶光合膜(即类囊体膜)蛋白质复合物的含量变化规律及其与光能吸收、转化、传递的关系。通过密度梯度离心纯化水稻剑叶完整叶绿体,温和去污剂十二烷基麦芽糖苷增溶类囊体膜蛋白,使用5%～12%梯度蓝绿温和胶电泳,成功分离得到9条蛋白质复合物条带,包含了光合膜上各主要跨膜大分子蛋白复合体,并能够显示出不同水稻品种间蛋白质丰度与组成的差异。以蓝绿温和胶电泳为第一向,含尿素的变性电泳为第二向的二维电泳将水稻两优培九剑叶类囊体膜蛋白质复合物分离为亚基,得到51个蛋白质点,可供进一步鉴定分析,为对水稻光合机构响应逆境等变化过程的蛋白质组学研究提供了条件。运用蓝绿温和胶电泳,结合无损伤叶绿素荧光动力学技术以及离体光合电子传递活性反应测定技术,本研究重点讨论了高产杂交水稻两优培九剑叶衰老过程中光合膜蛋白质复合物组成与功能的变化模式。实验采用大田栽培条件下自然衰老的两优培九剑叶为材料,从拔节期剑叶刚全展时开始采样直到籽粒灌浆完成,贯穿了生殖生长的孕穗、抽穗、扬花、灌浆、乳熟、蜡熟六个时期。结果表明：1.叶绿素含量、光合性能和类囊体膜蛋白稳定性等都显示出两优培九到抽穗期剑叶各项性能达到顶峰,随后开始衰退,在扬花期、灌浆期尚保持较高水平,而进入籽粒成熟阶段衰退明显；2.随着衰老进程推进,类囊体膜蛋白质复合物出现有序非同步降解,稳定性大小依次为LHCⅡ>PSⅡ core>PSⅠcore>ATPase&Cyt b6/f>LHCⅠ；3.PS Ⅰ和PSⅡ蛋白和相应电子传递活性的稳定性及下降幅度差异显著,PS Ⅰ的衰退发生在扬花期后且幅度较大,而PS Ⅱ从剑叶光合性能到达峰值(即抽穗期)后就开始下降但幅度较小,直到衰老后期才明显衰退；4.衰老过程叶绿素a/b的不断下降与相对于反应中心更稳定的捕光天线有关,剑叶生长后期LHCⅡ维持相对较高水平保持了叶片对光能的吸收,并可能在调节光系统之间能量分布和协助过剩能量耗散中起到重要作用。综上所述,本研究将光合生理生化手段与蛋白质组学方法结合,探索光合膜蛋白质的变化差异及其与光反应的关系,旨在理解光合功能在水稻生殖生长特别是后期籽粒灌浆过程中的贡献,对探讨杂交水稻衰老和早衰特性具有重要意义。
高金鹏[4]2006年在《高等植物光系统II外周蛋白结构和功能的研究》文中研究说明高等植物中的光系统II(PSII)具有转换光能为化学能的功能。PSII在光下还原质体醌QB,推动光合放氧和PSII电子传递的运转。在高等植物中33、23和18 kDa的3个外周蛋白结合于PSII的囊腔侧,对PSII放氧活力的维持起着重要作用。33 kDa蛋白对参与光合放氧的核心组分的锰簇具有保护作用,被称为锰稳定蛋白(manganesestabilizing protein, MSP)。23和18 kDa蛋白与光氧化水释放氧的过程中Ca2+和Cl-的结合相关。本文通过多种生化、生物物理的手段分别对三个外周蛋白的结构和功能的进行了研究,主要包括以下四个方面的结果。1.酪氨酸残基参与维持33 kDa蛋白的结构和功能利用乙酰咪唑(NAI)化学修饰33 kDa蛋白中的酪氨酸残基(Tyr)。实验结果发现8个Tyr按照它在33 kDa蛋白空间构象中的位置可区分为暴露于表面、浅层包埋和深度包埋三类。约5(实际5.2)个暴露于表面的Tyr很容易被NAI修饰,有1-2个浅层包埋的Tyr在较高浓度的NAI条件下可以被修饰,至少还有1个处于深度包埋的Tyr只有在33 kDa蛋白解析叠情况下才能被修饰。前5个Tyr被修饰后不影响33 kDa蛋白的重组和恢复放氧能力。内源荧光和远紫外圆二色谱(CD)的测定显示此时33 kDa蛋白结构没有变化,表明这些暴露于表面的Tyr对于33 kDa蛋白重组到PSII膜上和恢复放氧活力并不重要。当33 kDa蛋白中被修饰的Tyr个数增总数达到6.4时33 kDa蛋白不能重组到PSII膜上去,放氧活力也得不到恢复。33 kDa蛋白的荧光光谱和CD光谱发生了明显变化,表明6.4个Tyr被修饰后的33 kDa蛋白发生结构上的改变是其失去重组及恢复放氧活性的根本原因,同时说明有1-2个浅层包埋的Tyr在维持33 kDa蛋白的结构和功能中起重要作用。33 kDa蛋白在8 M尿素处理充分解折叠后再用NAI进行修饰,可使全部8个Tyr都被修饰上,此时33 kDa蛋白的荧光光谱和CD光谱发生进一步的变化,显示33 kDa蛋白的结构更加解折叠,结果表明至少有1个处于深度包埋的Tyr也参与了维持蛋白的高级结构。2.关键的赖氨酸残基参与维持33 kDa蛋白的结构和功能
匡廷云, 张其德, 郝迺斌, 林世青, 娄世庆[5]1979年在《叶绿体膜的结构与功能——(Ⅰ)、叶绿体膜的结构、组成与光系统Ⅱ功能的关系》文中研究说明当小麦黄化幼苗在间歇光(周期为2分钟光、118分钟暗)下转绿二十四小时,获得一种发育不完善的叶绿体膜,将它与发育完善的叶绿体膜相比较,研究了它们的结构、组成与光系统Ⅱ功能的关系。发育不完善的膜,无基粒、而发育完善的膜,具有基粒。后者有较高的叶绿素含量、较低的叶绿素a/b比值,具有叶绿素蛋白复合物T及复合物Ⅱ,而前者完全缺乏复合物Ⅱ。发育不完善的叶绿体膜具有较完善的光系统Ⅰ成份,但明显缺乏高电位的细胞色素b_(559)、它们光还原DCPIP的活力比发育完善的膜高二倍多,加DPC人工电子给体,还可提高百分之三十多。以上结果可以得出以下结论:1.发育不完善的膜,缺乏捕获光能的叶绿素a/b蛋白复合物,缺乏基粒;2.在发育不完善的膜中,光系统Ⅰ发育较完善、但水裂解酶系统在整个电子传递链中则处于发育最慢的部分;3.由于发育不完善的膜,缺乏高电位细胞色素b_(559),我们推测它不可能处于电子传递链的主链上,而可能位于光系统Ⅱ的侧链上;4.发育不完善的膜、由于结构简单、自我调控能力弱,不能抵抗恶劣条件,如加抑制剂或在弱光下,光化学活性急剧下降。
苏明玉[6]2008年在《纳米TiO_2在促进光合作用能量吸收、分配及转换中的若干效应》文中研究指明纳米氧化钛(Nano-anatase TiO2,以下简称纳米TiO2)已被证明在光照下具有氧化还原效应,在光解制氢等方面已有大量的研究报道。纳米TiO2在紫外光激发下发生电子跃迁产生电子空穴对,将电子捕获其空穴具有还原作用,而将空穴捕获其具有氧化作用。我们以往的研究证实纳米TiO2的光催化特性能明显增强菠菜的光合效应,但其能量吸收、转化和传递的机理尚不明朗。因此本学位论文围绕纳米TiO2促进光合作用能量吸收、分配及转换中的若干问题,开展研究了一系列工作。论文主要涉及以下内容:1.研究了不同浓度的锐钛矿型纳米TiO2对叶绿体膜光谱特性和光系统活性的影响。观察到纳米TiO2处理的叶绿体膜在红光区和蓝光区的吸收峰值明显增加,且Chla的Soret带与Q带峰强比增大,表明叶绿体膜的光能吸收增强;用440或480 nm光激发后纳米TiO2处理的叶绿体膜其680 nm的荧光产额大幅度增加,表明光能的利用和转化效率明显提高;以680 nm波长作为发射光时,纳米TiO2处理的在440和480 nm附近的激发带显著增强,且F480/F440峰强比也降低,促进了叶绿素b和类胡萝卜素向叶绿素a的能量传递。而以720 nm波长作为发射光时显示纳米TiO2处理的菠菜叶绿体膜在650和677 nm处的激发带增强,且F650/F677比值增加,说明由叶绿素b向PSⅠ反应中心叶绿素a传递能量的效率提高。与此同时叶绿体的全链电子传递活性、PSⅡ的DCPIP光化学还原活性和氧气释放速率明显提高,而对PSⅠDCPIP光化学还原活性影响不大。2.通过紫外可见光谱、荧光光谱等手段研究了纳米TiO2对PSⅡ内部能量传递的影响。结果表明适当低浓度纳米TiO2处理引起PSⅡ的微环境或构象发生适宜的改变,对可见光吸收能力增强;低浓度纳米TiO2处理对PSⅡ蛋白质内部氨基酸之间的能量传递有促进作用,加快酪氨酸残基至叶绿素a之间的能量传递,提高PSⅡ的光化学活性,进而导致水的光解和氧气释放加快。3.利用各种光谱学手段研究了纳米TiO2对菠菜光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心D1/D2/Cytb559复合物光谱特性的影响。观察到经纳米TiO2处理的菠菜D1/D2/Cytb559复合物在可见光谱的Soret区和Q区的吸收峰发生蓝移,且吸收峰值明显增加;共振拉曼光谱显示出四个胡萝卜素主要特征峰强度显著高于对照,并观察到675 nm处的荧光发射峰蓝移,且峰强度也大幅度增加。纳米TiO2处理明显加快复合物的DCPIP光还原速率和PSⅡ颗粒氧气释放速率。提示纳米TiO2结合到D1/D2/Cytb559复合物上并改善了其分子构象及发生了光敏化,加强了该复合物原初电荷分离、电荷重组和能量传递的功能。4.研究了纳米TiO2在调节亚麻酸对菠菜叶绿体光谱特性和氧气释放等的影响。研究纳米TiO2在调节亚麻酸对菠菜叶绿体光谱特性和氧气释放等的影响后发现,纳米TiO2能够降低被亚麻酸所增强的对光的吸收;在亚麻酸处理的叶绿体中加入纳米TiO2后,促进激发能向PSⅡ和PSⅠ分配,减缓因加入亚麻酸后PSⅡ的荧光产额下降幅度;不同浓度的亚麻酸处理使得叶绿体的氧气释放减慢,而加入纳米TiO2后氧气释放速率加快。认为纳米TiO2能够与亚麻酸结合,并可减轻亚麻酸对叶绿体结构和功能所产生的破坏作用。5.研究了纳米TiO2在调节亚麻酸对菠菜叶绿体电子传递活性的影响。结果表明,不同浓度亚麻酸可明显抑制叶绿体的全链电子传递、两个光系统的光还原活性,尤其是能显著抑制PSⅡ还原侧和氧化侧的光还原活性和氧气释放;而在亚麻酸处理的叶绿体中加入纳米TiO2后可明显降低亚麻酸对叶绿体电子传递、两个光系统的光还原活性和氧气释放的抑制作用,提示纳米TiO2在一定程度上可解除亚麻酸对叶绿体光化学反应的抑制作用。
张珠珠[7]2006年在《DGDG在维持植物光合膜结构和功能中的重要作用》文中指出拟南芥dgdl突变体(Arabidopsis thaliana dgdl mutant)是双半乳糖甘油二酯(digalactosyl diacylglycerol,DGDG)缺乏的突变体。已有的研究表明,dgdl突变体中PSⅡ光合活性降低,光合系统中一些大分子结构发生了变化。本文以拟南芥野生型(Arabidopsis thaliana Co1—2,wild type)与dgdl突变体为材料,主要研究了DGDG在植物光合系统蛋白质积累以及光系统复合物结构维持中的作用。研究发现: 1、与野生型相比,dgdl突变体的光系统Ⅱ光化学效率(Fv/Fm)较低,光饱和点低,光系统全链电子传递活性较低,反映了突变体的光合能力较低,光合潜能较小;此外,dgdl突变体中叶绿素含量比野生型低,Chl a/b的比值也较低,叶绿素低温(77K)荧光光谱中光系统Ⅰ发射峰发生蓝移,且F6_(695)/F_(730)比值上升,暗示了突变体中光合系统结构可能发生了一定变化。 2、与野生型相比,dgdl突变体光系统Ⅱ电子传递活性较低,高光辐射下光抑制现象较野生型更严重,且在光恢复过程中恢复程度较低,暗示了其更高的光系统Ⅱ光敏感性;dgdl突变体反应中心蛋白D1,D2的含量较低,其中D1蛋白的表达在转录和翻译两个水平均降低,这表明突变体中光系统Ⅱ结构发生了一定的变化,进而影响到了其光系统Ⅱ的正常光合功能。 3、蓝绿温和胶电泳分析发现,dgdl突变体中出现光系统Ⅰ亚复合物。对于突变体中光系统Ⅰ主要功能蛋白含量的分析,以及不同离液盐处理下光系统Ⅰ基质侧亚基稳定性的研究表明,dgdl突变体中光系统Ⅰ PsaD,PsaE亚基稳定性的降低是PSⅠ亚复合物出现的原因。 4、dgdl突变体中光合系统结构和功能的一系列的重要变化表明,DGDG在光合系统维持其正常结构和功能过程中具有重要作用。此外,突变体中MGDG/DGDG比值的变化对于突变体光合系统结构和功能是否也有影响,还需要进一步的研究。
杜林方, 李荣, 徐春和, 沈允钢, 陆卫[8]2000年在《细胞色素b_(559)不同氧化态对PSⅡ放氧核心复合物二级结构的影响》文中提出光系统Ⅱ(PSⅡ)是类囊体膜上存在的多亚基色素蛋白复合物之一,负责催化水的氧化释放分子氧和质体醌的还原,在光合作用的电子传递过程中起着非常重要的作用.近来的研究表明:具有放氧功能的最小PSⅡ单位是由43kD和47kD的反应中心核心天线CP43和CP47叶绿素a结合蛋白、34kD和32kD的反应中心D2和D1蛋白、9kD和4.5kD亚基组成的细胞色素b_(559)(Cyt b_(559))以及33 kD锰稳定蛋白和另外3种小分子多肽构成.高度纯化的PSⅡ反应中心复合物除D1
李冬海[9]2004年在《光系统II的结构与功能及叶绿体诱导的细胞凋亡》文中研究说明本论文有两个部分：研究光系统II（PSII）蛋白质变性以及膜脂重组的保护和复性，探讨叶绿体与植物细胞凋亡的关系。第一部分：论文采用圆二色（CD）光谱，吸收光谱、荧光光谱、差式扫描量热法、氧电极以及可变荧光等手段研究了在不同胁迫条件下，PSII膜复合物的蛋白结构、热稳定性和功能。主要结果是：（1）在热处理过程中，PSII膜复合物中与放氧活性密切相关的锰簇对温度非常敏感。同时，PSII膜复合物膜蛋白二级结构的热稳定性要高于其叶绿素分子之间激子相互作用的热稳定性；（2）SDS（sodium dodecyl sulfate）主要扰动PSII的可溶性外周蛋白，而OGP（n-octyl β-D-glucopyranoside）主要扰动PSII的整合膜蛋白。并且在PSII外周蛋白受扰动的情况下，PSII整体的热稳定性会明显降低，而整合蛋白扰动后对PSII整体热稳定性没有明显影响。（3）在热处理过程中，PSII膜复合物的异常CD信号可能与捕光色素复合物（LHCII）的聚集状态有关，并且LHCII的聚集状态可能也是影响的Fo'一个重要因素。（4）在热处理过程中，磷脂酰胆碱（PC）对PSII膜复合物有保护作用，并且PC的脂酰基侧链的不饱和程度对PC的热保护能力也有一定的影响（5）PC重组虽然不能恢复蛋白质二级结构，但可以优化PSII膜复合物的空间结构，使活性得到部分恢复。第二部分：从烟草悬浮细胞中提取细胞质和细胞核，组成非细胞体系。我们发现菠菜类囊体膜上的重要蛋白复合物细胞色素f可以诱导细胞核发生凋亡。我们推测细胞色素f是一个重要的植物细胞凋亡因子，并且提出了它在生理条件下诱导植物细胞凋亡的可能途径。
孟昭娟[10]2017年在《外源钙缓解弱光影响番茄叶片类囊体膜蛋白及叶绿素代谢的机制研究》文中研究指明我国设施蔬菜以冬半年生产为多,而北方冬半年有较长的弱光期,影响蔬菜生长发育,特别是近年来雾霾天气增多,更增加了弱光程度及持续天数,严重降低了蔬菜作物的光合能力,制约了设施蔬菜的高效生产。因此,研究弱光影响设施蔬菜光合作用的调控及其机理,对于生产上调控蔬菜弱光生育障碍,保证弱光期设施蔬菜高产优质栽培具有重要的意义。本文在本团队前期研究的基础上,以番茄(Lycopersicon esculentum Mill)'W'品系为试材,研究了外源钙缓解弱光对番茄叶片类囊体膜蛋白和叶绿素代谢基因的影响及其机理,为应用钙素制剂调节设施番茄弱光逆境障碍提供理论依据。主要研究结果如下:1.明确了外源钙显著缓解弱光导致番茄叶片光合系统活性的降低。研究表明,弱光显著降低了番茄叶片的净光合速率Pn、PSⅡ最大量子产量Y(Ⅱ)及电子传递速率ETR(Ⅱ)、PSⅠ最大光化学效率Pm、PSⅠ最大量子产量Y(Ⅰ)、PSⅡ到PSⅠ中间体的电子和能量传递;而显著增加PSⅡ非光化学效率[Y(NPQ)]、PSⅡ光化学效率[Y(NO)]、激发压以及PSⅠ供体侧量子效率[Y(ND)]。这表明弱光降低PSⅡ和PSⅠ的光化学效率,导致光系统QA-QB和PSⅠ-Fd抑制。外源钙则显著增加Pn、Y(Ⅱ)、ETR(Ⅱ)与Y(Ⅰ),降低了激发压及能量耗散,表明外源钙减轻弱光对光合系统的抑制,显著提高了光合效率。2.明确了外源钙调控弱光下番茄叶片类囊体膜光合作用相关蛋白的种类及功能。利用蓝绿温和电泳(BN-PAGE)及聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)对弱光及钙处理的番茄叶片类囊体膜蛋白复合体及亚基进行分离鉴定。结果表明,弱光引起番茄叶片28个类囊体膜蛋白亚基显著差异表达,包括PSⅡ和PSⅠ反应中心、细胞色素、ATP亚基等17种蛋白质。其中响应弱光逆境、且受钙调控的蛋白亚基为Cab1D(8)、Cab1B(9)、PsaD(19,20,2,3)、PsaC(21)、PsbE(23)、PsbD(27)。进一步研究表明,17个类囊体蛋白参与4种番茄生理生化反应途径,代谢途径(16个蛋白,94.1%)、光合作用途径(13个蛋白,76.5%)、氧化磷酸化途径(4个蛋白,82.4%)和光合天线蛋白(2个,11.8%)。参与光合作用的蛋白包括PsbB、PsbC、PsbD、PsbE、PsaA、PsaC、PsaD、PsaL、PetA、ATP-α、ATP-β和ATP-γ。通过对17个类囊体蛋白互作进行分析,发现在最终PPⅠ网络中一共有16个节点,55条连线,可预测网络中未表征蛋白的功能。3.明确了外源钙调控叶绿素合成和分解代谢途径中关键酶基因的表达。结果表明,弱光处理条件下,游离钙离子浓度显著降低,钙离子受体基因CAM及CDPK表达显著降低,叶绿素合成代谢基因HEMs,CLHs,PORs表达显著降低,分解代谢基因CLH1与PPH、PAO表达显著增加;而钙处理显著增加游离钙离子浓度、钙调蛋白以及叶绿素合成代谢基因的表达水平,降低了降解代谢基因的表达。以上分析表明,钙信号传导增强了弱光下番茄叶绿素合成代谢基因的表达,促进番茄叶片叶绿素的合成,而降低了叶绿素的降解。
参考文献：
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[2]. 低叶绿素b水稻类囊体膜的蛋白质组学研究[D]. 陈熙. 南京农业大学. 2009
[3]. 高产杂交稻“两优培九”剑叶衰老过程光合膜功能及蛋白质复合物变化的研究[D]. 叶露幻. 南京师范大学. 2013
[4]. 高等植物光系统II外周蛋白结构和功能的研究[D]. 高金鹏. 中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）. 2006
[5]. 叶绿体膜的结构与功能——(Ⅰ)、叶绿体膜的结构、组成与光系统Ⅱ功能的关系[J]. 匡廷云, 张其德, 郝迺斌, 林世青, 娄世庆. 植物生理学报. 1979
[6]. 纳米TiO_2在促进光合作用能量吸收、分配及转换中的若干效应[D]. 苏明玉. 苏州大学. 2008
[7]. DGDG在维持植物光合膜结构和功能中的重要作用[D]. 张珠珠. 兰州大学. 2006
[8]. 细胞色素b_(559)不同氧化态对PSⅡ放氧核心复合物二级结构的影响[C]. 杜林方, 李荣, 徐春和, 沈允钢, 陆卫. 第五届全国光生物学学术讨论会论文摘要集. 2000
[9]. 光系统II的结构与功能及叶绿体诱导的细胞凋亡[D]. 李冬海. 清华大学. 2004
[10]. 外源钙缓解弱光影响番茄叶片类囊体膜蛋白及叶绿素代谢的机制研究[D]. 孟昭娟. 沈阳农业大学. 2017