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。

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。

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。

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。

从假根羽藻类囊体膜直接分离纯化主要捕光叶绿素a／b蛋白复合体

应用液相色谱层析技术从海生绿藻，即假根羽藻(Bryopsis corticulans Setch．)的类囊体膜直接分离纯化获得了主要捕光叶绿素a，b蛋白质复合体(LHCⅡ)。类囊体膜提取物经3％n-Octyl-b-D-glucopyranoside去垢剂处理后，其中的LHCⅡ蛋白质获得与Q型阴离子交换层析柱的特异亲和力，因此LHCⅡ从类囊体膜中被高选择性分离出来。经过蔗糖密度梯度离心，获得了LHCⅡ单体、三聚体和聚集体。多肽组分的SDS-PAGE分析证明纯化获得的LHCⅡ单体、三聚体和寡聚体具有很高的纯度。该LHCⅡ制备物的吸收光谱也说明了其结构的完整性。首次提出了通过少数简单步骤从类囊体膜直接分离、纯化LHCⅡ是可以实现的。

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。

藻蓝蛋白抗氧化作用及其药理活性研究进展

藻蓝蛋白（Phycocyanin,简称 PC,吸收光谱615-640 nm）是一类普遍存在于蓝藻中具有光合作用的捕光色素蛋白[1]。藻蓝蛋白具有众多的药理活性,如抗炎、抗肿瘤、抗过敏、维持机体稳态以及减毒增效等[2],药理试验证明其对机体内自由基代谢紊乱具有显著的调节作用。自由基参与很多疾病的发生过程,包括：炎症,动脉粥样硬化,癌症,再灌注造成的损害及氧化胁迫引起的其他机能障碍等[3]。本文对藻蓝蛋白的抗氧化活性和药理效果进行梳理,推论了藻蓝蛋白的药效活性和抗氧化机理的关系,为藻蓝蛋白的药理学研究提供参考。

藻胆蛋白脱辅基蛋白对其抗氧化活性的影响

探讨了光照和脱辅基蛋白结构对藻胆蛋白抗氧化活性的影响,结果表明,光照下,藻胆蛋白能够产生自由基,黑暗下,则能够清除自由基,因此,藻胆蛋白具有产生和清除自由基的双重功能。在光照下,用SDS(十二烷基硫酸钠)、脲及碱性条件下,对藻胆蛋白进行变性,藻胆蛋白产生自由基的能力消失,清除自由基的能力明显增强,因此,藻胆蛋白清除自由基主要由藻胆色素完成,天然状态下藻胆蛋白中脱辅基蛋白三维结构更有利于色素基因对光能的吸收与传递,这与其在体内的生理功能相一致。

叶绿素缺乏油菜突变体的LHCⅡ多肽组成、蛋白含量与cab基因转录研究

与野生型油菜相比 ,叶绿素缺乏油菜突变体 Cr35 2 9L HC 多肽组成并未发生改变 ,但其含量却都明显降低 .RNA印迹及点杂交结果都显示出 Cr35 2 9cab基因的转录增加 .这些结果表明 :该叶绿素缺乏突变体仅影响L HC 多肽的蛋白含量 ;并未影响其组成 ;突变体 L HC 蛋白量的减少并非 cab基因转录降低所致 .可见转录水平的调节仅对 L HC 在类囊体膜上的积累起有限作用 ;

PSⅡ-LHCⅡ超分子复合物的结构与功能

PSⅡ-LHCⅡ超分子复合物是构成PSⅡ颗粒的基本单元,由PSⅡ核心复合物和LHCⅡ复合物构成。现介绍了超分子复合物的组装,PSⅡ核心复合物和LHCⅡ复合物的结构与功能,以及大量LHCⅡ和微量LHCⅡ在超分子复合物组装中的作用。

盐酸胍对叶绿体膜能量传递的影响

经盐酸胍处理的菠菜叶绿体膜,在室温下的F_(685)荧光强度随盐酸胍浓发的增加而逐渐下降;荧光激发光谱中位于420nm、437nm和685nm的荧光峰高随盐酸胍浓度的增加而减小。盐酸胍处理导致叶绿体膜F_(685)/F_9736)比值下降,并且消除Mg^(+2)对激发能分配的调节作用。盐酸胍处理对叶绿体膜的吸收光谱(400～700nm)及叶绿素解离无影响,但引起叶绿体膜紫外差示光谱(处理的膜减正常的膜)中位于227nm吸收峰的出现,并且峰的吸收强度随盐酸胍浓度的增加而增强,峰位随盐酸胍浓度增加而红移。上结果表明,盐酸胍诱导的F_(685)下降,可能是盐酸胍改变膜蛋白构型,从而导致激以发能从光系统Ⅱ向光系统Ⅰ分配的结果。

小球藻中叶黄素蛋白复合体的分离及性质研究

通过类囊体膜增溶、硫酸铵沉降、DEAE阴离子交换色谱,从小球藻中分离纯化出一种叶黄素蛋白复合体LPC,并对其光学特性及抗氧化活性进行初步表征。十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析得该复合体蛋白分子质量为29.0 ku。全波长扫描结果表明,LPC的主要色素组成为叶黄素,另含有少量叶绿素。通过高效液相色谱分析得,该复合体中叶黄素∶叶绿素∶蛋白约为3∶1∶1。抗氧化试验结果表明,LPC具有较高的ABTS自由基清除活性,其EC50值约为80μg/m L。

类球红细菌LHⅡβ-亚基/α-亚基融合蛋白吸收光谱分析

类球红细菌(Rb.sphaeroides)捕光色素蛋白复合体Ⅱ(LHⅡ)由9对β-亚基和α-亚基组成,分别是pucB和pucA基因编码的.为探究β-亚基和α-亚基融合后是否能够形成正常结构与功能的LHⅡ,在pucB和pucA基因之间加入一段柔性序列(Flexible sequence,FS),构建pucB-FS-pucA融合表达载体,导入双缺失突变体Rb.sphaeroides CQU68菌株中,经IPTG诱导,近红外700-900 nm吸收光谱扫描细菌活体,亲和层析分离纯化蛋白并进行SDS-PAGE电泳鉴定.与对照(未融合的菌株)相比,融合菌株在800 nm和850 nm附近也出现了两个典型的特征吸收峰,但吸收峰值略微降低并蓝移,电泳结果说明融合蛋白在类球红细菌中获得成功表达.可见,两亚基融合后能够形成有活性的LHⅡ并进入到光合膜系统.

光系统Ⅱ超分子复合物的放氧活性分析

以高等植物大量捕光色素蛋白复合物(major light harvesting complexⅡ,LHCⅡb)对光系统Ⅱ(photosystemⅡ,PSⅡ)放氧活性的影响为研究对象,从豌豆类囊体膜中分步提取出三种PSⅡ蛋白复合物,结合电泳和光谱分析,鉴定出三种复合物的主要区别是LHCⅡb含量不同。对于三种PSⅡ色素蛋白复合物在不同光质和光强下放氧速率变化的测定结果表明,三种复合物的放氧速率均存在光饱和点。含有1～2个LHCⅡb三体的粗核心提取物的放氧活性和几乎不含LHCⅡb的纯核心的放氧活性一致,但是它们的放氧活性都远低于含有5～6个LHCⅡb三体的富含PSⅡ颗粒的膜片。说明PSⅡ超分子体系在少于2个外周天线时不能发挥正常的光化学活性。

假根羽藻(Bryopsis corticulans)LHCⅡ的聚集态对Chl a电子激发态性质的影响

采用稳态吸收、荧光和皮秒时间分辨荧光光谱手段研究了假根羽藻(Bryopsis corticulans)捕光色素-蛋白复合物LHCⅡ(light-harvesting complexⅡ)的单体、三聚体和寡聚体中叶绿素(Chl)a的电子激发态性质．稳态光谱结果表明：选择性激发Chla或Chlb时,LHCⅡ寡聚体中Chla的荧光强度减弱并非由Chlb→Chla传能效率的降低造成,主要是由聚集体内激发态Chla的快速猝灭机制引起的．时间分辨荧光动力学分析表明：不同聚集态LHCⅡ中Chla的荧光动力学遵从双指数衰减行为,长寿命组分(4．1～4．7ns)来源于LHCⅡ中Chla的荧光发射；短寿命组分(135-540ps)归属为组成聚集体的蛋白单体内Chla分子间的激发态能量平衡过程,该能量平衡过程的时间尺度因LHCⅡ的聚集程度不同而异,在寡聚体(135ps)中比在单体(540ps)和三聚体(520ps)中的平衡显著加快．上述结果表明,LHCⅡ的三聚体向PSⅡ反应中心传能的本领最强,而寡聚体则具有较强的猝灭LHCⅡ内Chla电子激发态的能力,这可能是一种通过LHCⅡ分子结构的转换来实现光保护功能的机制．