马唐生防菌画眉草弯孢霉毒素α,-βdehydro-curvularin对马唐叶绿体功能的影响

马唐(D ig itaria sanguinalis(L.)Scop.)生防菌画眉草弯孢霉(Curvularia erag rostidis)菌株QZ2000产生一种具有除草剂活性毒素α,-βdehydrocurvu larin。通过研究该毒素对马唐类囊体膜光合活性的影响,发现毒素对马唐类囊体膜希尔反应活性、非环式光合磷酸化活性、M g2+-ATP酶活性和Ca2+-ATP酶活性均有较强的抑制作用,并且M g2+-ATP酶较Ca2+-ATP酶对毒素更为敏感,但毒素不抑制环式光合磷酸化活性。毒素对马唐叶片叶绿素含量影响较小。从试验结果还可看出,非环式光合磷酸化与希尔反应活性及ATP酶活性呈明显的正相关。上述结果表明,该毒素影响马唐叶绿体的功能。另外,根据我们的试验结果及文献报道,该毒素还具有抗菌活性和杀线虫活性,推测叶绿体可能不是该毒素的惟一作用位点。

叶绿体功能基因的工程改造

主要介绍叶绿体功能基因工程改造的目的、受体材料、主要方法、转入外源基因细胞的筛选和鉴定等。

盐胁迫下欧李叶片叶绿体结构及功能与超微弱发光激发的关系

为探索叶绿体及其功能与超微弱发光(ultraweak luminescence,UWL)激发的关系,揭示UWL与植物生长生理的关系及植物中UWL产生来源,以欧李(Cerasus humilis)为材料,采用室内盆栽试验,设置不同浓度盐胁迫处理,研究盐胁迫下欧李叶片的叶绿体结构和功能(叶绿素代谢、光系统Ⅱ活性、光合性能和能量水平)及UWL的变化规律和相关性。结果表明,(1)盐胁迫降低了欧李叶片的UWL强度,且盐浓度越高,UWL强度下降程度越大;(2)盐胁迫破坏了欧李叶片叶绿体结构,并降低了其功能,具体表现为叶绿素合成主要前体物质(ALA、Mg-ProtoⅨ)含量显著降低,叶绿素降解酶叶绿素酶(Chlase)活性显著升高,导致叶绿素(Chla、Chlb、Car和Chla+b)含量显著降低,同时欧李叶片F_(v)/F_(m)、F_(v)/F_(o)、PIABS、RC/CS_(m)、φ_(E0)和Ψ_(E0)快速下降,光系统Ⅱ活性受到严重抑制,P_(n)、T_(r)、G_(s)下降,C_(i)同时升高,光合性能显著减弱,ATP含量和EC显著降低,导致能量水平整体下降;(3)欧李叶片UWL强度与其叶绿素代谢物质及叶绿素含量(ALA、Mg-ProtoⅨ、Chla、Chlb、Car和Chla+b)、光系统Ⅱ活性(F_(v)/F_(m)、F_(v)/F_(o)、PIABS、RC/CS_(m)、φ_(E0)、Ψ_(E0))、光合性能(P_(n)、T_(r)、G_(s))及能量水平(ATP、EC)等参数均呈显著或极显著性正相关关系;(4)盐浓度越高,胁迫时间越长,欧李叶片UWL强度与叶绿体功能各指标变化程度越大,且高浓度处理下的相关性整体高于低浓度处理。可见,在盐胁迫条件下,欧李叶片叶绿体结构被破坏,同时其功能受到损伤,活力下降,从而导致UWL强度降低;UWL强度与叶绿体及其功能关系密切,叶绿体可能是UWL的细胞器之一;UWL强度可以用来反映欧李叶片受盐胁迫伤害的程度。

环境中镧对水稻叶绿体功能元素的影响

以水稻为研究对象,利用CIRAS-1系统和配有能量色散X光谱扫描电镜(SEM-X-EDS)研究不同浓度镧(La3+)处理下幼苗期和灌浆期水稻净光合速率和叶绿体功能元素及La含量变化。实验结果表明,La3+浓度在0.08 mmol·L-1时,幼苗期水稻叶片叶绿体Ca、Mg、K、Mn、Fe含量和灌浆期Ca、Mg、K含量增加,其余元素未发生明显变化,两生育期净光合速率均上升;当La3+浓度达到1.20 mmol·L-1后,幼苗期和灌浆期水稻叶绿体功能元素含量均呈下降趋势,净光合速率下降。La3+处理下,幼苗期水稻净光合速率对La响应比灌浆期更敏感,净光合速率与叶绿体各功能元素均呈正相关关系。La可以在叶绿体中富集,且与处理La3+浓度呈明显剂量-效应关系,随着处理时间的延长,叶绿体内的La含量越高。总之,1.20 mmol·L-1是La3+引发水稻净光合速率和叶绿体功能元素含量降低的临界点,环境中累积的La3+能影响水稻叶片叶绿体功能元素含量,并通过改变叶绿体元素含量而影响水稻光合作用的正常进行。

叶绿体功能认识的误区

从相关高考试题引入,总结叶绿体除光合作用以外的其他主要生理功能,如合成相关蛋白质、合成光合色素、合成赤霉素和脱落酸、氮的同化作用、景天酸代谢途径、光呼吸等,并着重介绍了在这些生理过程中,叶绿体与其他细胞结构间的相互协作,以促进教师更加全面地认识叶绿体。