植物PSⅡ顆粒的特性和活性研究.pdf

1、光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)是存在于類囊體膜上的多亞基色素蛋白復(fù)合物，是吸收光能、催化光誘導(dǎo)水裂解釋放氧氣、質(zhì)子和電子的重要機構(gòu)。它在體內(nèi)的基本單位是由外周天線蛋白(LHCⅡ)與PSⅡ核心復(fù)合物結(jié)合形成的PSⅡ-LHCⅡ超分子復(fù)合物，這一結(jié)構(gòu)保證了LHC Ⅱ吸收的能量能夠快速有效的傳遞到PSⅡ反應(yīng)中心(RC)，進行原初光化學(xué)反應(yīng)。PSⅡ是光合作用中放氧的來源，又是光化學(xué)反應(yīng)中電子傳遞鏈的開始，因此對PSⅡ的研究很有意義。本論文以白樺、菠菜、桑樹等

2、植物葉片為主要材料，通過SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳和葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)相結(jié)合的辦法，研究了高等植物PSⅡ顆粒多肽組分的特點及其放氧活性。另外，還對白樺進行了干旱、高溫、高溫強光等逆境處理，研究了其PSⅡ顆粒多肽組分在逆境下的變化特點。主要結(jié)果如下： (1)隨著高溫、干旱、高溫強光等逆境處理時間的延長，相同質(zhì)量植物葉片制得的類囊體膜和PSⅡ顆粒質(zhì)量明顯減少。高溫40℃處理36 h后，制得類囊體膜和PSⅡ顆粒的質(zhì)量分別下降了65％和

3、71％，而高溫強光逆境對類囊體膜和PS Ⅱ顆粒的制備量影響較小，推測是由于白樺的光合機構(gòu)對光脅迫不敏感所致。進一步延長高溫強光處理的時間，會出現(xiàn)類囊體膜和PS Ⅱ顆粒的制備量的減少，有待進一步實驗進行驗證。 (2)干旱、高溫、高溫強光等逆境處理后，白樺葉片PSⅡ顆粒的多肽組分發(fā)生不同程度的降解，D<,1>、D<,2>、29 kD、CP47、CP43等蛋白多肽的含量顯著下降。分析表明，受逆境脅迫的植物葉片葉綠體中負(fù)責(zé)捕獲和吸收光能

4、的PSⅡ捕光色素蛋白復(fù)合體(LHCⅡ)和內(nèi)周天線色素蛋白復(fù)合體的含量明顯降低，一些吸收和傳遞光能的重要蛋白發(fā)生嚴(yán)重降解，而且隨著逆境條件的加劇，這些成分隨之進一步減少，部分完全被破壞。LHCⅡ含量的減少會降低兩個光系統(tǒng)間激發(fā)能分配的調(diào)節(jié)能力，使兩個光系統(tǒng)間的激發(fā)能難以迅速達到平衡分配。因此，在逆境脅迫下，激發(fā)能的不均衡分配使得維持高的光合速率所必需的內(nèi)部微環(huán)境發(fā)生紊亂，光合速率受到抑制。 (3)不同逆境條件下，植物PS Ⅱ的Fv

5、/Fm、Fv、qP、ΦPSⅡ有不同程度的降低。干旱處理13 d后Fv/Fm、Fv、qP、ΦPSⅡ分別下降了6.8％、41.7％、66.5％、71％，說明干旱使白樺葉片PSⅡ質(zhì)子醌庫容量減小，PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率、PSⅡ潛在活性受到降低，直接影響到光合作用的電子傳遞和CO<,2>同化過程，阻斷了放氧復(fù)合物到PSⅡ的第二個電子供體(即質(zhì)子醌和P700)之間的電子傳遞，導(dǎo)致了整個電子傳遞活性的降低。高溫強光處理12 h后，qP下降50.8％

6、，說明PSⅡ的電子傳遞活性降低，從PSⅡ氧化側(cè)向PSⅡ反應(yīng)中心的電子流動受到抑制，降低了PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額。 (4)在質(zhì)量相同的情況下，紅松針葉制得的類囊體膜和PSⅡ顆粒要比桑樹、菠菜、白樺葉片多60～79％。紅松PSⅡ顆粒分別含有15 kD、17 kD、24 kD、D<,1>、D<,2>、CP43、CP47、98 kD等8條蛋白多肽；桑樹PSⅡ顆粒分別含有15 kD、17 kD、19 kD、24k