干旱对大豆质体末端氧化酶基因表达及光合特性的影响

为研究质体末端氧化酶(PTOX)在大豆干旱胁迫中的作用,采用盆栽土培法考察干旱对大豆幼苗叶片中PTOX及环式光合电子传递(CET)的关键传递体([NAD(P)H]脱氢酶复合体NDH的H亚基NDH-H,质子梯度调节蛋白PGR5)基因表达的影响。结果表明,在干旱胁迫下PTOX表达水平明显升高,PGR5表达水平也有所升高,而NDH-H表达水平基本不变。同时,叶片蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、净光合速率、叶绿素含量均明显降低,而类胡萝卜素的含量有所增加,表明干旱对大豆的光合作用产生了明显的影响。可推测,大豆叶片可能通过PTOX和PGR5转录水平的升高来响应干旱胁迫,通过依赖PGR5的CET及质体醌末端氧化能力的提高,避免光合链的过度还原;并且通过类胡萝卜素含量的升高,增强抗氧化的能力,对大豆起到一定的保护作用。

植物质体末端氧化酶的分子特性与生理学功能

传统的观点认为耗氧的呼吸电子传递链存在于线粒体中,放氧的光合电子传递链位于叶绿体中。质体末端氧化酶(plastid terminal oxidase,PTOX)的发现证实叶绿体中也存在着一条耗氧的呼吸电子传递途径。本文从拟南芥的immutans条斑突变体入手,回顾了PTOX的发现历史,简单介绍了PTOX基因的特性和PTOX蛋白的结构与活性,重点论述了PTOX对植物的光保护作用、类胡萝卜素的生物合成、叶绿体的早期发育等重要过程中的生理作用。

还原型二(三)磷酸吡啶核苷酸[NAD(P)H]脱氢酶复合体及叶绿体呼吸研究进展

除了经过光系统II和光系统I的非循环电子传递以外,围绕光系统I的循环电子传递对维持高效率的光合作用也是不可缺少的,其中叶绿体还原型二(三)磷酸吡啶核苷酸[NAD(P)H]脱氢酶复合体(NDH复合体)介导的循环电子传递是目前研究的热点。随着质体末端氧化酶(PTOX)的发现,NDH参与的循环电子传递与叶绿体呼吸在补充光合作用所需能量以及抵御光氧化胁迫过程中的作用正日渐引起研究者的重视。文章根据近年的研究进展就叶绿体NDH复合体及其介导的循环电子传递与叶绿体呼吸的生理功能做了综述。