高温强光胁迫对砂梨叶片光合作用、D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响

【目的】研究夏季高温强光下砂梨叶片光合特征的变化,探讨梨光抑制的分子机制。【方法】以1年生‘翠冠’和‘圆黄’梨的盆栽苗为试验材料,测定了夏季晴天高温强光对气体交换参数和光响应曲线的影响,以及D1蛋白、Deg1蛋白酶含量和PsbA mRNA表达的变化。【结果】‘翠冠’和‘圆黄’梨叶片在夏季晴天中午高温强光的双重胁迫下,净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、表观量子效率(AQY)、D1蛋白和Deg1蛋白酶含量显著下降,而PsbA mRNA积累增加。到了17:00,‘翠冠’的D1蛋白、Deg1蛋白酶含量得到恢复,Pn略有回升,而‘圆黄’未出现明显的恢复迹象。【结论】高温强光下2个梨品种的叶片均发生了光抑制,低含量的Deg1不是降解D1蛋白的主要蛋白酶。高温强光诱导的D1蛋白净含量的减少主要是由于D1蛋白合成在翻译阶段受到了抑制。从下午的光合和D1蛋白的恢复来看,‘翠冠’梨的PSII比‘圆黄’梨更抗高温。

高温强光对温州蜜柑叶绿素荧光、D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响及SA效应

以3年生温州蜜柑(Citrus unishiuMarc.)植株为试材,用叶绿素荧光分析、Western-blotting蛋白质印记技术及DAB(3,3′-二氨基联苯胺)显色法,研究了高温强光(38℃和1600μmo.lm-.2s-1)对叶片叶绿素荧光参数、PS(光系统)Ⅱ反应中心D1蛋白和Deg1蛋白酶的影响和SA(水杨酸)的效应。结果表明,高温强光交互作用4 h后,叶片的初始荧光Fo升高,最大光能转化效率Fv/Fm、表观光合电子传递速率ETR及PSⅡ的量子产额ΦPSⅡ显著降低;在D1蛋白降解的同时,Deg1蛋白酶含量也下降,并伴有H2O2的积累。在高温强光下,外源的H2O2使叶绿素荧光动力学快相参数(Fi-Fo)/(Fp-Fo)值(反映PSⅡ中QB非还原中心的数量)升高和I-P的斜率(反映PSⅡ活化中心还原态QA积累的值)下降,Fv/Fm、ETR、ΦPSⅡ及D1蛋白和Deg1蛋白酶下降幅度增大;而外源的SA使这些参数下降幅度减小。这些结果说明,高温强光诱导H2O2的积累造成Deg1蛋白酶和光系统反应中心D1蛋白的降解,Deg1蛋白酶的减少也进一步限制了D1蛋白的周转,进而使温州蜜柑PSⅡ反应中心遭到破坏,SA对光合机构光破坏有保护作用。

高温强光对小麦叶绿体Deg1蛋白酶和D1蛋白的影响及水杨酸的调节作用

以小麦品种矮抗58为材料,采用0.3 mmol/L水杨酸(SA)溶液预处理灌浆期小麦叶片,以水预处理为对照,进行3种不同的光温处理:适宜温度中等光强(25℃,600μmol m-2 s-1)2 h、高温强光(38℃,1600μmol m-2 s-1)2h、高温强光2 h后置于适宜温度中等光强下恢复3h。测定不同光温条件下,小麦叶绿体的Deg1蛋白酶、D1蛋白和PSⅡ功能的变化及SA的调节效应。结果表明,高温强光胁迫导致Deg1蛋白酶和D1蛋白降解,PSⅡ功能发生可逆损伤。与对照相比,水杨酸预处理不仅能够抑制高温强光下小麦叶绿体Deg1蛋白酶和D1蛋白的降解,维持较高的PSⅡ原初光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率和净光合速率(Pn),而且加快回到非逆境下PSⅡ功能的恢复。