绿豆幼苗脱黄化初期质体发育生理生化机制的研究

论文题目: 绿豆幼苗脱黄化初期质体发育生理生化机制的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物学

作者: 张汝民

导师: 高荣孚

关键词: 绿豆,质体发育,脱黄化,光诱导,生理生化反应

文献来源: 北京林业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 质体发育是光生物学领域的一个重要研究方向,对于阐明叶绿体的生物发生机理具有重要意义。为了阐明植物幼苗质体发育转变过程的生理生化反应、光信号作用的时空变化以及质体和细胞核基因表达调控作用机理。本研究以绿豆幼苗（Phaseolus radiatus L.）为试材,运用连续光、闪光以及抗生素等手段控制绿豆幼苗的发育进程,结合光谱、凝胶电泳和电子显微镜等技术,研究绿豆幼苗叶片Pchlide光还原、Chl形成、PS活性、色素蛋白质形成、活体叶片吸收光谱和4阶导数吸收光谱、叶片荧光特性、P700氧化还原吸收光谱以及叶绿体超微结构的变化。得到如下主要结论: 1.以绿豆黄化幼苗叶片为材料,利用不同光质的单色光（472nm、628nm和655nm）、WL以及抗生素等手段,对绿豆黄化幼苗进行处理,观测幼苗叶片发育过程中Pchlide光还原和Chl含量变化。结果表明:Pchlide光还原过程吸收光能是反应底物Pchlide本身,Pchlide是最初接受光的受体;闪光能够诱导Pchlide光还原,对Pchlide的合成作用较小;连续照光能够提高Pchlide的合成速率。在光照4h内,RL和BL有利于绿豆幼苗叶片Chl的生物合成;连续光照36h以后,RL和BL不利于绿豆幼苗叶片Chl的累积和幼苗生长。Pchlide的光还原和Chlide快速酯化过程不受质体和细胞核基因表达的调控,POR活性和Chlide慢速酯化过程受细胞核基因表达的调节。 2.采用光纤光谱仪,在不同光照时间和光照强度下,对绿豆幼苗叶片室温吸收光谱和4阶导数吸收光谱进行测定和分析。绿豆幼苗黄化叶片主要有628nm、638nm和652nm 3个吸收峰;1μmol.m-2.s-1的光照能够诱导光活性Pchlide转化形成Chlide;20μmol.m-2-s-1光照10s内,绿豆幼苗叶片的主要生理生化变化包括光活性Pchlide转化形成Chlide（690nm和672nm）,同时Chlide快速酯化形成Chl a;连续光照20s,绿豆幼苗黄化叶片中累积的多数光活性Pchlide转化形成Chlide;连续光照1min,非光活性Pchlide与POR蛋白质结合,形成新的光活性Pchlide。 3.采用不同光质和抗生素处理绿豆黄化幼苗,利用氧电极测定叶片光合速率、膜蛋白活性变化,运用DOC-PAGE凝胶电泳进行叶片质体膜蛋白组成分离。结果显示:连续照光4h质体膜蛋白表现出明显的PSⅠ和PSⅡ活性,同时绿豆幼苗叶片也有比较明显的放氧活性;由于少量累积的蛋白质电泳分析无法检出,Chl蛋白质复合物的电泳条带相对出现的较晚;RL和BL在幼苗脱黄化初期具有较高的活性。在PSI和Lhc的形成过程,质体基因表达的调控作用较小,主要受细胞核基因表达的调控。 4.利用PAM-2100荧光仪,对连续光、闪光和抗生素处理绿豆幼苗叶片的Chl荧光动力学曲线进行测定。结果表明:绿豆幼苗连续照光4h,Chl荧光动力学曲线明显看到FI和Fm向Fs的变化,质体光合作用电子传递链基本形成。

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摘要

ABSTRACT

1 引言

1．1 叶绿体

1．2 植物幼苗脱黄化过程中的光受体

1．2．1 phys在植物幼苗脱黄化过程中的作用

1．2．2 crys在植物幼苗脱黄化过程中的作用

1．3 植物幼苗脱黄化过程的质体信号

1．3．1 氧化还原信号

1．3．2 Mg-ProtoⅨ作为质体和细胞核之间的信号分子

1．3．3 四吡咯调控机制

1．3．4 质体信号调节核基因表达的多样性

1．4 植物幼苗脱黄化过程POR的生理作用

1．5 植物幼苗发育的光调控

1．5．1 Pchlide的光还原和Chl的形成

1．5．2 细胞的分化

1．5．3 下胚轴生长的抑制和子叶的展开

1．5．4 叶绿体的发育

1．5．5 PSI的组装

1．6 本研究目的和内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究内容

2 实验材料及方法

2．1 实验材料

2．2 光源的选择

2．3 实验材料的处理

2．3．1 光照处理

2．3．2 抗生素处理

2．4 实验方法

2．4．1 Pchlide和Chlide含量的测定

2．4．2 Chl a和Chl b含量的测定

2．4．3 蛋白质含量的测定

2．4．4 质体或叶绿体膜的分离

2．4．5 膜蛋白复合物制备

2．4．6 色素蛋白复合物的分离

2．4．7 叶绿体和质体膜蛋白多肽分离

2．4．8 PSⅠ光化学活性的测定

2．4．9 PSⅡ光化学活性的测定

2．4．10 光合速率的测定

2．4．11 叶绿素荧光参数的测定

2．4．12 电镜样品的制备与观察

2．5 光纤光谱仪

2．5．1 S2000微型光纤光谱仪

2．5．2 吸收光谱的测定

2．5．3 导数光谱的计算

2．5．4 P700氧化还原测定

3 实验结果与分析

3．1 绿豆幼苗叶片Pchlide的光还原

3．1．1 连续光照下幼苗叶片Pchlide的光还原

3．1．2 脉冲光下幼苗叶片Pchlide的光还原

3．1．3 抗生素对幼苗叶片Pchlide光还原的影响

3．1．3．1 Sm对幼苗叶片Pchlide光还原的影响

3．1．3．2 CH处理对幼苗叶片Pchlide光还原的影响

3．2 绿豆幼苗叶片Chl的生物合成

3．2．1 连续光照下幼苗叶片Chl含量的变化

3．2．2 脉冲光下幼苗叶片Chl含量的变化

3．2．3 抗生素对幼苗叶片Chl合成的影响

3．2．3．1 Sm处理对幼苗叶片Chl合成的影响

3．2．3．2 CH处理对幼苗叶片Chl合成的影响

3．3 绿豆幼苗叶片Pchlide光还原in vivo

3．3．1 室温下幼苗叶片吸收光谱in vivo

3．3．2 不同光照时间Pchlide光还原in vivo

3．3．3 光强对Pchlide光还原吸收光谱的影响

3．4 绿豆幼苗叶片光合特性的研究

3．4．1 幼苗叶片脱黄化过程光化学活性的变化

3．4．1．1 光对幼苗叶片PS活性的影响

3．4．1．2 抗生素对幼苗叶片PS活性的影响

3．4．2 幼苗叶片脱黄化过程光合速率的变化

3．4．2．1 光对幼苗叶片光合速率的影响

3．4．2．2 抗生素对幼苗叶片光合速率的影响

3．5 绿豆幼苗质体发育过程蛋白质的形成

3．5．1 幼苗质体发育过程色素复合蛋白质的形成

3．5．1．1 光对幼苗质体色素蛋白质形成的影响

3．5．1．2 抗生素对幼苗质体色素蛋白质形成的影响

3．5．2 幼苗叶片发育过程质体蛋白质多肽的变化

3．5．2．1 光对幼苗质体发育过程蛋白质多肽变化的影响

3．5．2．2 抗生素对质体发育过程蛋白质变化的影响

3．6 绿豆幼苗叶片的荧光特性

3．6．1 幼苗叶片脱黄化过程荧光的变化

3．6．1．1 幼苗叶片发育过程F_0和Fm的变化

3．6．1．2 幼苗叶片发育过程Fv／Fm的变化

3．6．2 幼苗叶片发育过程荧光动力学分析

3．6．3 闪光对幼苗叶片荧光的影响

3．6．3．1 连续3次闪光对幼苗叶片荧光诱导动力学曲线的影响

3．6．3．2 1次／1h闪光对幼苗叶片荧光诱导动力学曲线的影响

3．6．4 抗生素对幼苗叶片荧光的影响

3．6．4．1 Sm对幼苗叶片荧光诱导动力学曲线的影响

3．6．4．2 CH对幼苗叶片荧光诱导动力学曲线的影响

3．7 光诱导绿豆幼苗叶片820NM吸收光谱的变化

3．7．1 光诱导幼苗叶片820nm吸收光谱的动力学

3．7．2 连续光照对幼苗叶片820nm吸收光谱的影响

3．7．3 闪光对幼苗叶片820nm吸收变化的影响

3．7．3．1 连续3次白闪光对幼苗叶片820nm吸收的影响

3．7．3．2 1次／1h白闪光对幼苗叶片820nm吸收的影响

3．7．3．3 1次／1h红闪光对幼苗叶片820nm吸收的影响

3．7．3．4 弱红闪光对幼苗叶片820nm吸收的影响

3．7．3．5 弱蓝闪光对幼苗叶片820nm吸收的影响

3．7．3．6 白闪光加远红光对幼苗叶片820nm吸收的影响

3．7．4 抗生素对幼苗叶片820nm吸收变化的影响

3．7．4．1 Sm对幼苗叶片820nm吸收变化的影响

3．7．4．2 CH对幼苗叶片820nm吸收变化的影响

3．8 绿豆幼苗叶绿体的发育

3．8．1 光对幼苗质体发育的影响

3．8．2 抗生素对幼苗质体发育的影响

4 讨论

4．1 绿豆幼苗脱黄化初期的光反应

4．2 绿豆幼苗脱黄化初期Pchlide光转化的调控

4．3 绿豆幼苗脱黄化初期生理生化反应对光的响应

4．4 绿豆幼苗脱黄化发育初期吸收光谱特性

4．5 绿豆幼苗脱黄化过程叶绿体发育初期光信号调控途径

5 结论

参考文献

个人简历

博士学位在读期间获得成果目录清单

导师简历

致谢

发布时间: 2005-07-12

参考文献

[1].血红素加氧酶/一氧化碳信号系统参与调控渗透胁迫下小麦种子的萌发以及幼苗的脱黄化[D]. 刘雅辉.南京农业大学2009

绿豆幼苗脱黄化初期质体发育生理生化机制的研究

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