通过快速荧光动力学曲线探测白黄瓜光系统Ⅱ的热激胁迫效应

以耐热性较强的短粗型白黄瓜和长棒型白黄瓜为试材,并以耐热性较差的‘新泰密刺’和耐热性较强的‘津春4号’为对照品种,经热激胁迫后采用植物效率仪PEA测试,进行光系统Ⅱ(PSⅡ)快速叶绿素荧光诱导动力学分析(JIP-test)及其热稳定性的热力学分析。随着热激胁迫温度的升高(在30～57℃下5min),表现为PSⅡ的最大光化学效率Fv/Fm、单位面积的光合机构含有的反应中心数目RC/CSo、放氧复合体活性ρk呈"S"型下降趋势;单位反应中心以热能形式耗散的能量DIo/RC呈"S"型上升趋势。综合分析反映出热激胁迫下PSⅡ反应中心的可逆失活、放氧复合体(OEC)的钝化和热耗散的三重机制在保护PSⅡ防止光抑制中起到重要作用。热激胁迫温度超过30℃时ρk就开始下降;超过40℃时RC/CSo开始下降;超过44℃以上,PSⅡ热耗散能力DIo/RC才表现出增加;超过51℃时,会加重耐热性较差的新泰密刺品种PSⅡ热耗散机构对PSⅡ保护的负担。通过标准状态变性自由能变ΔGD计算的变性中点温度Tm表明,PSⅡ蛋白复合体的热稳定性优于PSⅡ反应中心复合体热的稳定性和放氧复合体(OEC)的热稳定性。对于Fv/Fm、RC/CSo、和ρk的Tm均呈现出津春4号耐热性较强,新泰密刺耐热性较差,长棒型白黄瓜和短粗型白黄瓜耐热性居中。

热激胁迫可能通过降低脂肪与糖原的积累抑制涡虫的发育(英文)

目的:探讨热激胁迫对于涡虫发育以及脂肪和糖原积累的影响。方法:涡虫的发育通过体长与体质量来评价。分析35℃热激胁迫处理涡虫的体长与体质量变化以及实质细胞中脂肪与糖原积累情况,并评价热激胁迫处理涡虫中发育与脂肪或糖原积累之间可能的相关性。结果:与未经历热激处理的对照相比,热激胁迫处理不同长度时间(16、20、24、28与32 h)后涡虫体长与体质量显著减少或降低。与对照相比,热激胁迫处理导致涡虫实质细胞中的脂肪颗粒数量明显降低、尺寸显著变小。类似地,热激胁迫处理还导致涡虫实质细胞中的糖原积累的显著降低。进而,线性回归分析表明热激胁迫处理涡虫的体长与体质量均显著相关于实质细胞中脂肪颗粒的尺寸或糖原的含量。结论:热激胁迫处理可以明显抑制涡虫的发育,且热激胁迫处理涡虫中存在发育与脂肪或糖原积累之间的显著关联。

热激胁迫对番茄果实表面光系统活性的影响

以‘保罗塔’番茄果实为试材,采用叶绿素成像荧光仪（MINI-IMAGING-PAM）和QE65000光谱议测试分析了热激胁迫对番茄果实表面光化学活性和叶绿素荧光光谱的影响。结果表明：在较低的热激胁迫下（36-43℃）,最大光化学量子产量Fv/Fm稳中有降,反映温度胁迫引起PSⅡ功能的部分抑制,而此时调节性能量耗散量子产量Y（NPQ）的增加耗散了过剩光能,以减轻过剩光能对光合机构的进一步伤害;当温度超过43℃时,非调节性能量耗散的量子产量Y（NO）显著增加,Fv/Fm、PSⅡ天线转化效率Fv′/Fm′和电子传递ETR急剧下降,Y（NPQ）开始下降,表明PSⅡ反应中心的天线色素耗散机制可能遭到破坏,对高温胁迫的自我调节功能开始下降,PSⅡ反应中心已开始失活,光抑制程度加重;当温度超过果实表面PSⅡ蛋白复合体变性中点温度51.4℃时,激发能分配不平衡偏离系数（β/α–1）显著上升,叶绿素荧光衰减率Rfd急剧下降,反映此时激发能分配严重失衡,番茄潜在的CO2同化能力极弱。通过对标准状态变性自由能变△GD计算的变性中点温度Tm得出,Tm（Fv/Fm）大于Tm[Y（II）],说明PSⅡ的耐热性稍强于整个光合作用。

24-表油菜素内酯对龙须菜抗高温胁迫的研究

本研究采用不同浓度24-表油菜素内酯处理海洋红藻龙须菜,研究热激胁迫后龙须菜的生长速率、叶绿素荧光参数、抗氧化酶活性、甘露醇、丙二醛、藻胆蛋白含量,以及HSP70、PE、GR基因的相对表达水平变化规律。结果显示,0.1mg/L 24-表油菜素内酯的处理组生长速率最大,显著高于其他处理组及对照组;叶绿素荧光参数Fv/Fm、qP和ΦPSⅡ均随高温逆境时间延长呈现下降趋势,荧光参数NPQ随着高温逆境时间延长呈现先上升后下降的趋势,且处理组各项荧光参数值均高于对照组;处理组的抗氧化酶(SOD和POD)的酶活显著高于对照组;甘露醇及藻胆蛋白含量均在0.1mg/L处理组最高,在第三天达到最大值,而丙二醛含量则在0.1mg/L处理组最低,在第三天达到最小值;处理组HSP70、PE、GR基因的相对表达量均高于对照组,且0.1mg/L处理组各基因表达量最高。以上结果表明24-表油菜素内酯能提高龙须菜的抗高温能力,且0.1mg/L处理组效果最好。

欧洲云杉PSⅡ的热稳定性对温度升高的响应

【目的】以欧洲云杉5年生幼苗为对象,研究其PSⅡ热激后自我修复能力,评估它的PSⅡ在未来气候变暖情况下的热稳定性和热损伤的自我修复能力。【方法】选择3个无性系、每个无性系10个分生株,共计30个分生株,放入人工气候室正常条件下培养,2周后应用hand-PEA和image-PAM检测叶片的荧光参数和影像作为对照。放入38℃培养箱中在低光的条件下预热5 h后,在40、42、43、44、46、48、50、52、53和54℃下分别热激30 mins,每个处理3个无性系(每个无性系1个分生株),应用hand-PEA和image-PAM检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像,筛选2个胁迫临界温度。将热激后选择的2个临界温度处理的幼苗,再次放入人工气候室正常条件下培养2周,用hand-PEA和image-PAM继续检测叶片PSⅡ的荧光参数和影像。【结果】1)通过对参数Y(Ⅱ)、Y(NO)和Y(NPQ)荧光影像和动力学曲线研究发现,欧洲云杉在44℃热激胁迫下,达到初始胁迫温度,52℃热激胁迫下达到最大胁迫温度,与草本、木本以及近缘物种植物相比,欧洲云杉PSⅡ的热稳定性都处于较高水平。2)应用image-PAM检测临界温度下PSⅡ荧光参数F0、Fm、Fv/Fm、NPQ、qL和qP的影像和NPQ、qL和qP荧光动力学参数曲线:44℃短时热激下Fm和Fv/Fm影像减弱,qL和qP荧光影像增强,NPQ、qL和qP荧光动力学参数曲线高于对照;52℃短时热激下Fm和NPQ被增强,Fv/Fm、qL和qP影像被减弱,NPQ、qL和qP的荧光动力学参数曲线低于对照。3)应用hand-PEA进一步检测PSⅡ荧光参数量值的变化,44℃短时热激下,Fv/Fm、OJIP曲线都没有明显变化,仅PIABS降至对照组的79.5%,叶绿素(Chl)吸收和捕获光能的能力、电子的传递、以及电子传递链中心蛋白的活性都没受到明显的抑制,并促进天线色素(Chl)吸收能量(ABC)的光化学反应的能力和荧光淬灭的能力;而52℃短时热激下,PSⅡ的功能已发生明显的抑制,OJIP曲线也出现大幅度的“K”带,Fv/Fm降为对照组的63.2%,PIABS仅为对照组的6.6%,Fm时刻叶绿素(Chl)对光能的吸收和捕获、光化学反应、荧光淬灭和电子传递的能力受到了严重的抑制,电子传递链的放氧复合体(OEC)也遭到严重破坏;因此,预测增温主要抑制了叶片PSⅡ反应中心的活性和受体侧电子传递,改变了PSⅡ反应中心能量流动分配,而对欧洲云杉PSⅡ供体侧的影响较小。4)经过2周的恢复后,在2种胁迫温度下幼苗针叶的荧光参数和影像都恢复到对照的水平,说明欧洲云杉对短期的胁迫有较强的恢复能力。【结论】在未来气候变化的情况下,欧洲云杉PSⅡ可能有较强的弹性适应生理机制应对极端天气午间的短期高温,它的热激胁迫可承受的温度范围在44~52℃。

植物3-磷酸甘油醛脱氢酶的多维本质(英文)

3-磷酸甘油醛脱氢酶 GAPDH 作为一种糖酵解蛋白在糖酵解的能量产生中发挥着重要作用 .它通常作为一种模式蛋白用于蛋白和酶的分析 ,也可以用作研究基因表达量的内在对照 .然而 ,最近的相关研究表明 ,真核及原核生物的 3-磷酸甘油醛脱氢酶实际上存在着一种多维本质 ,研究证明它在 DNA修复、细胞凋亡、核 RNA输出、及其在细胞周期中都发挥着重要的作用 .尽管该酶在植物中的研究不如在哺乳动物中的深入 ,但研究已经陆续证明 ,3-磷酸甘油醛脱氢酶在植物中同样具有许多未被发现的功能 ,目前已经报道该酶在厌氧、热激、伤害以及能量供应中可能发挥着重要作用 .本文旨在就国内外对于该酶在植物中的研究作一总结论述 ,以期推进科学界对它的更深入认识和研究 .

中华蜜蜂DnaJB6的生物信息学分析与功能预测

DnaJB6是重要的辅助伴侣分子,与多聚谷氨酰胺疾病、亨廷顿舞蹈症等多种人类重大疾病的发生密切相关。以往的研究不仅解析了人DnaJB6的结构,而且揭示了它在疾病发生中的作用。但是,作为热激蛋白家族的成员之一,在其他物种中的结构及功能却少有报道。旨在利用生物信息学软件分析中华蜜蜂DnaJB6的理化性质、保守结构域、跨膜结构、亚细胞定位、信号序列、修饰位点、亲缘关系、高级结构和互作蛋白。理化性质分析显示:DnaJB6由327个氨基酸残基组成带正电的不稳定亲水蛋白;结构域分析结果表明:DnaJB6具有保守的J结构域,但是没有跨膜结构域;亚细胞定位和信号序列分析发现:它由核定位信号序列介导定位于细胞核,同时,修饰位点预测显示DnaJB6-共有15个糖基化和49个磷酸化修饰位点;预测的二级结构主要为a螺旋、p折叠和无规卷曲;构建的系统进化树显示:蜜蜂属的中华蜜蜂DnaJB6与熊蜂属进化关系较近;蛋白质互作分析发现:DnaJB6与多个热激蛋白相互作用,特别是Hsp70家族的蛋白。可为进一步研究中华蜜蜂DnaJB6的结构与功能提供理论依据。