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《北京林业大学》 2005年
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绿豆幼苗脱黄化初期质体发育生理生化机制的研究

张汝民  
【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F_I和Fm向Fs的变化,质体光合作用电子传递链基本形成。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:Q945;S522

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