茶树捕光色素蛋白复合体基因CsLhcb2的鉴定及低温响应分析

茶树是我国重要的经济作物之一,其生长和发育过程中会遭受不同逆境影响,导致茶叶产量和品质下降。捕光色素蛋白复合体(Light-harvesting chlorophyll-protein complex)主要影响植物光合效率,在植物适应环境胁迫方面也发挥着重要作用。为研究茶树捕光色素蛋白复合体的特性,从龙井43克隆获得编码捕光色素蛋白复合体基因CsLhcb2,分析该基因编码蛋白序列特征、进化树、理化性质、亚细胞定位、二级结构、三级结构及其在4℃低温处理的表达情况。结果表明,CsLhcb2开放阅读框为798 bp,共编码265个氨基酸;该基因含有典型的Chloroa-b-bind保守结构域;与15种植物的LHCB2氨基酸序列进行多重比对,氨基酸序列的相似度达91.32%。进化树分析显示,CsLHCB2与曼陀罗、东南景天、葡萄亲缘关系较近,与麻竹和毛竹亲缘关系较远。CsLHCB2分子量为28 662.77,理论等电点为5.69,属于亲水性蛋白;亚细胞定位预测结果显示CsLHCB2主要定位在叶绿体中。荧光定量结果显示,CsLhcb2可能参与茶树低温胁迫的过程。常温处理条件下,一个光周期(24 h)内CsLhcb2的相对表达量呈现先上升,后下降趋势,龙井43和舒茶早在光照处理1 h达峰值,白叶1号在光照处理6 h达峰值;4℃低温条件下,3个茶树品种中CsLhcb2的表达均在光照处理12 h达到峰值,舒茶早中CsLhcb2表达量较高,分别为龙井43和白叶1号的1.18倍和1.98倍。研究结果为进一步研究茶树捕光色素蛋白复合体在茶树低温响应中的作用提供了参考。

茶树捕光色素蛋白复合体CsLhcb1基因的鉴定及干旱胁迫响应分析

【目的】捕光色素蛋白复合体是高等植物中能够捕获光能,并把能量快速传递至反应中心从而引起光化学反应的一类色素蛋白复合体,在光合作用中发挥着不可代替的作用。采用基因克隆、生物信息学分析和基因表达等方法探究干旱胁迫下CsLhcb1在茶树中的作用,为进一步揭示茶树CsLhcb1基因的功能提供理论依据。【方法】以茶树品种‘龙井43’‘舒茶早’和‘白叶一号’为试验材料,利用PEG-6000(20%)模拟干旱胁迫环境,通过基因克隆、生物信息学以及实时荧光定量的方法,检测CsLhcb1的结构和特征及其在干旱胁迫响应。【结果】从‘龙井43’的c DNA中克隆获得CsLhcb1基因,序列分析表明,该基因全长为810 bp,共编码269个氨基酸;该蛋白的分子量为29065.36 Da。荧光定量结果显示,干旱胁迫,茶树品种‘龙井43’中的CsLhcb1基因相对表达量在1 h时达到最高值,之后逐渐下降;在‘舒茶早’中该基因相对表达量也在1 h时达到最高值,之后下降,24 h又上升;在‘白叶一号’中该基因的相对表达量在6 h时达到最高值,之后下降,在1h时‘舒茶早’的表达量分别为‘龙井43’和‘白叶一号’的1.49、1.6倍;在24 h时‘舒茶早’的表达量分别为‘龙井43’和‘白叶一号’的9.56、5.73倍。【结论】干旱胁迫影响了捕光色素蛋白复合体基因CsLhcb1的表达,且在不同的茶树品种中表达量有差异。

水分胁迫对小麦捕光色素蛋白复合物的影响

棉农 4号春小麦幼苗 (Triticum aestivum L.cv.Miannong No.4)经 - 0 .5MPa PEG溶液渗透胁迫 2 4、48和 72 h,使叶片分别受到轻度、中度和重度的水分胁迫。在此渐进水分胁迫条件下 ,叶绿体类囊体膜中光系统 捕光色素蛋白复合物 (LHC )的各组分含量发生了不同变化。对类囊体膜色素蛋白复合物进行的温和电泳结果显示 ,在轻度水分胁迫 (2 4 h)时 ,三聚体形式的 LHC b含量有所增加 ,而在中度 (48h)和重度 (72 h)胁迫下其含量减少 ,说明轻度水分胁迫对其有诱导作用 ,而中、重度水分胁迫对它有破坏作用。与 L HC b的变化不同 ,LHC a和 LHC c的含量在轻度水分胁迫时就开始下降 ,LHC d的含量在整个胁迫过程中变化不大。讨论了 LHC 各组分在水分胁迫下发生不同变化的原因。

越冬期广玉兰阳生叶和阴生叶PSⅡ功能及捕光色素分子内禀特性的比较研究

捕光色素分子的内禀特性不仅决定了光能的吸收与传递,也将影响到激发能向光化学反应、热耗散和叶绿素荧光的分配。本文采用叶绿素荧光技术和光合电子流对光响应机理模型,研究了越冬期广玉兰(Magnolia grandiflora)阳生叶和阴生叶两种不同光环境下叶片PSⅡ功能及其捕光色素分子内禀特性的差异,以探索广玉兰越冬的光保护策略。结果表明:越冬期低温导致叶片轻微光抑制的发生,全光照加剧了阳生叶光抑制程度,而弱光环境有利于阴生叶光抑制的恢复。阳生叶可通过降低叶绿素含量和捕光色素分子数量以减少对光能的吸收,并且具有较强的光化学和热耗散能力以保护光合机构免受低温强光伤害。而阴生叶虽然其光化学反应能力相对较弱,但具有较强的热耗散能力,可有效地保护其免受短时曝露在强光下的伤害。

高等植物光系统II捕光色素蛋白复合体结构与功能研究的新进展

在系统命名的基础上对高等植物光系统II捕光色素蛋白复合体 (LHCII)的结构和功能研究的新进展进行了介绍 ,并对研究中存在的问题进行了讨论。

He-Ne激光和增强UV-B辐射对小麦幼苗类囊体捕光色素的影响

采用5mW.mm-2He-Ne激光辐照、10.08kJ.m-2d-1UV-B辐射及二者组合对冬小麦幼苗进行处理。通过测定叶绿体捕光色素含量和色素蛋白组成的变化,进一步探讨He-Ne激光对增强UV-B辐射后小麦幼苗类囊体捕光色素损伤的修复效应。循环处理小麦幼苗4d,利用90%乙醇和80%丙酮分别提取各处理组小麦幼苗叶片中的叶绿素,通过纸层析和分光光度法检测捕光色素含量的变化,并探讨不同处理对叶绿素与蛋白质结合牢固性的影响。利用柱层析法测定色素蛋白的主要成分。研究表明:与对照组相比,增强UV-B辐照后小麦幼苗捕光色素总含量降低了17.76%,叶绿素和蛋白质结合牢固度显著降低,色素蛋白的组成也发生变化,D1和D2蛋白质条带消失;而一定剂量He-Ne激光辐照可使增强UV-B辐射后的叶绿体色素含量增加约10.64%,但仍低于ck组约8.12%,叶绿素和蛋白质结合牢固度也显著高于B组,色素蛋白的组成与对照组相似。因此,低剂量的He-Ne激光辐照对增强UV-B辐射后小麦幼苗类囊体捕光色素的损伤具有促进修复效应。

紫细菌捕光色素蛋白复合体及光化学反应中心的研究进展

概述了近年来有关紫细菌捕光色素蛋白复合体及光化学反应中心的研究进展,并重点介绍了两种捕光色素蛋白复合体的结构以及复合体中相关色素分子在激发能传递中的作用机理。还详细阐述了紫细菌光化学反应中心的结构及反应中心中各个辅助因子在光能转化为生物可利用的化学能中的作用机理。

光色素作为荧光探针的直接荧光免疫法检测环境中的萘

以光色素为荧光探针,将其标记到萘抗体上,采用直接荧光免疫分析的方法,对土壤环境中的萘(NA)进行了检测。优化了试验条件,选择洗涤液PBST的pH值为7.40,温育时间为2h,抗原浓度为40.0μg/ml,标记抗体的稀释比为1∶20为最佳的实验条件。在此条件下,得到萘的标准工作曲线。线性范围是1.00×10-7～1.00×10-2 mg/ml,最低检出限为5.03×10-8mg/ml。并将这种方法检测了三种土样(即处理过生活污水、电镀废水以及印染废水的活性污泥)中的萘,回收率在97.53%～107.6%之间,结果令人满意。

光合细菌捕光色素蛋白复合体LH2的结构与功能

概述了近年来光合细菌捕光色素蛋白复合体LH2的结构研究状况,并在此基础上阐述了各组分的功能、特点及相互作用。

捕光色素蛋白复合物的研究进展

高等植物体内的2种光合系统PSⅠ和PSⅡ,分别由各自独立的核心复合物和捕光色素蛋白复合物组成。对PSⅠ和PSⅡ的各组分主要捕光色素蛋白复合物的结构特点和功能研究新进展进行了综述。

油茶叶片捕光色素分子内禀特性和光能利用效率对光照强度的响应

以油茶品种‘长林4号’2年生幼苗为材料,在人工气候箱内设置盆栽实验,研究不同光照强度(10%、40%、70%光照和全光照)对油茶光能利用特性的影响。结果显示:(1)油茶叶片净光合速率(P_(n))、电子传递效率(ETR)、光补偿点(I_(c))、CO_(2)补偿点(Γ)、饱和光强(I_(sat))、饱和胞间CO_(2)浓度(C_(isat))、光呼吸速率(R_(p))、暗呼吸速率(R_(d))以及在叶片水平与植株水平上的光能利用效率均随光照强度的增强而提高。(2)在弱光条件下,油茶叶片光化学淬灭系数(qP)提高,非光化学淬灭系数(NPQ)降低,所吸收的光能被更多地分配向光化学耗散和过剩激发能,使_(PSⅡ)光化学效率(F_(v)/F_(m)、Φ_(PSⅡ))提高。(3)油茶通过提高叶片叶绿素含量、捕光色素分子数(N_(0))和本征光能吸收截面(σ_(ik))来增强对光的捕获能力,但随光照强度降低,其捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ_(ik)')减小,捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τ_(min))变长,累积在最低激发态的天线色素分子数(N_(k))增多。研究表明,在低光照强度环境下,电子在捕光色素分子之间的传递和光合电子流的产生受到限制,油茶叶片光能捕获与光合电子传递效率无法同时提高,最终导致其光合碳同化能力和光能利用效率下降。

光色素荧光探针测定抗体蛋白质

由于牛血清白蛋白(BSA)与光色素的结合反应,引起光色素荧光淬灭,且其荧光淬灭程度与BSA的浓度在0.050～1.0 mg.L-1范围内呈线性关系。据此提出了以光色素为探针测定抗体蛋白质的荧光方法。方法的检出限(3S/N)为8.0μg.L-1。用标准加入法对方法的回收率作了试验,测得回收率在95.0%～104.0%之间,测定值的相对标准偏差(n=6)小于2.5%。

高分辨率菠菜光系统Ⅱ-捕光色素复合物超级复合体结构被揭示

据国际学术期刊Nature(自然)近期在线报道,中国科学院生物物理研究所的科研团队成功得到了高分辨率的菠菜光系统II(Photosystem Ⅱ,PSII)-捕光色素复合物(light harvesting complex Ⅱ,LHCII)超级复合体的结构。植物。

改变捕光色素比例用于提高微藻光合效率

改变微藻的捕光色素系统比例被认为是提高其光合作用效率的有效途径,但对其基本原理尚不清楚.以空间飞行后分离的微藻突变株为材料,通过对其生长、光合放氧、色素比例、低温荧光发射和电子传递速率等的研究发现,微藻突变株的捕光色素比例改变引起的光能高效传递和利用,有可能是引起其光合作用效率提高及生长加快的原因.

核黄素、光黄素、光色素及其他有关物质的高效液相色谱测定

目的:建立一种反相高效液相色谱法测定核黄素的含量及其有关物质。方法:采用Agilent Zarbox C18(250 mm×4.6mm,5μm)色谱柱,以甲醇(A)-0.1%醋酸(B)为流动相梯度洗脱(0～15 min,30%A;15～25 min,30%A→60%A;25～35min,60%A),流速1.0 mL.min-1,检测波长267 nm,柱温为室温,进样量20μL,外标法定量。结果:在该色谱条件下,核黄素及其有关物质能够得到很好的分离,分离度大于1.5,理论塔板数按核黄素计大于5000;核黄素浓度在1～30μg.mL-1范围内与峰面积呈良好的线性关系(r=0.9999);定量限和检测限分别为1.08 ng(S/N=10)和0.36 ng(S/N=3)。结论:该高效液相色谱法准确、灵敏、可靠,专属性好,可用于核黄素的含量及其有关物质的测定。

高效液相色谱法测定鸡蛋中光黄素与光色素含量

建立一种鸡蛋中光黄素(Lumiflavin,LF)与光色素(Lumichrome,LC)的高效液相色谱检测方法。鸡蛋全蛋及蛋清样品经甲醇超声、离心、正己烷脱脂脱色处理后,下层清液经0.22μm有机滤膜过滤上机。以甲醇-水(1:1)为流动相,流速为0.8 m L/min,等度洗脱,进样量为20μL,柱温为30℃,在紫外吸收波长260 nm条件下检测。结果表明,在优化条件下LF与LC的出峰时间分别为6.10 min与11.61 min,在0.05~5.00μg/m L质量浓度范围内,其相关系数分别为1.000 0与0.999 8,加标平均回收率为82.23%~102.07%,检出限分别为20.83μg/kg与23.80μg/kg。所建立的方法样品前处理简单、分离速度快、灵敏度高,满足鸡蛋中LF与LC的测定。

高等植物光合作用捕光色素蛋白转运的分子机制研究取得重要进展

中科院植物所张立新研究组及其合作者研究发现了高等植物光合作用捕光色素蛋白被膜转运途径分选进入类囊体膜转运途径的重要转运蛋白LTD。LTD是随着光合生物捕光色素蛋白出现后特异进化而来的，其功能在于识别捕光色素蛋白特异性的T14基序，从而协助捕光色素蛋白的叶绿体跨内膜转运．并转运到信号颗粒识别转运途径上，确保捕光色素蛋白的精确定位和组装成功能复合物。

温度对光系统Ⅱ中色素分子取向的影响

利用类囊体溶液的激发光谱和偏振荧光光谱，研究了温度对光系统Ⅱ（photosystemⅡ，PSⅡ）中色素分子取向的影响。激发光谱表明在15～45℃范围内，随着温度的升高，叶绿素a对应的吸收峰发生红移，激发谱强度在35℃达到最大，65和75℃时大大减弱。类囊体溶液的偏振荧光光谱中，荧光峰位在15～45℃范围内始终保持不变，计算得到的荧光偏振度随着温度的升高而增加。分析表明温度通过影响光系统Ⅱ内色素之间以及色素蛋白之间的相互作用，改变色素排列方向，调节光合作用效率。结果可为研究光合过程能量吸收与传递、光合保护以及太阳能电池材料等方面提供参考。

以构建光合作用模拟器为目标的光合膜天线色素蛋白复合体的分子修饰,改造和组装立项报告

化石能源目前仍是人类利用的主要能源,而化石能源的日益枯竭已经成为可以影响社会发展和国家安全的关键问题。同时人类对化石能源的过度依赖也带来了严重的环境污染和全球变暖问题。因此,提高可再生清洁能源的利用,掌握可再生能源利用中的关键技术,实现可再生清洁能源利用的独立自主是关系到我国国计民生的关键。太阳能是地球上一切可再生能源的主要来源,而植物光合作用则是地球上唯一可以在常温常压下捕捉、转化和储存太阳辐射能量的过程。在光合作用过程中高等植物叶绿体中的光合膜蛋白主要负责捕捉和转化太阳能。人工模拟这一系列的过程是目前国际上的研究热点之一。解析光合膜蛋白的结构与功能关系以及光合膜激发能传递的机理是模拟光合膜蛋白的功能的基础。该研究将在光合膜色素蛋白复合体现有结构信息的基础上,基于光合作用理论研究的最新进展,比如:对于捕光天线三维结构的解析的基础上,进一步认知光合膜蛋白的功能,在植物细胞水平及个体水平上,探索光合膜蛋白的结构与功能间的关系,并在此基础上,进行以提高光合膜蛋白的结构稳定性为目标的分子设计和组装,通过设计光合膜蛋白的关键结构域和最佳介质环境,探索提高光合作用量子效率的途径,提高光合膜蛋白的结构稳定性;以具有较高工作效率和高稳定性的短命植物团扇荠为材料,着重研究团扇荠光合膜蛋白的结构和功能的关系展开研究;同时,设计、合成和组装能进行全波长吸收的体外组装的光合膜色素蛋白复合体的超分子体系。最后与其他研究合作,对于光合膜蛋白进行化学修饰及纳米颗粒修饰,拓宽光合膜蛋白的吸收光谱和电荷分离特性,以实现具有高效率和高稳定性特征的以光合膜色素蛋白复合体超分子体系为主体的光合作用模拟元件,为利用光合作用原理,寻求取得新型的固定太阳能,产生人类所需的能量的提供理论依据,为构建未来的生物太阳能电池提供新思路,新材料及新技术。