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烟草羟基丙酮酸还原酶编码基因NbHPR1启动子克隆及表达分析

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分子植物育种 2024年

作者：杨浩吕和鑫赵磊天津科技大学生物工程学院中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院低碳合成工程生物学重点实验室

光呼吸是植物体内重要的代谢过程，是植物生理生化研究的热点之一。前期，基于拟南芥光呼吸代谢关键基因编码序列，在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)数据库中进行多序列比对，获得了光呼吸关键基因序列，但其表达模式仍不清楚。本研... 详细信息

光呼吸是植物体内重要的代谢过程，是植物生理生化研究的热点之一。前期，基于拟南芥光呼吸代谢关键基因编码序列，在本氏烟草(Nicotiana benthamiana)数据库中进行多序列比对，获得了光呼吸关键基因序列，但其表达模式仍不清楚。本研究分析了本氏烟草光呼吸相关基因表达情况，筛选到本底水平高表达基因-羟基丙酮酸还原酶编码基因NbHPR1。进而，通过PCR扩增的手段克隆得到NbHPR1基因5'端上游2 000 bp的启动子序列。生信分析结果显示，NbHPR1启动子区域含有与生长、激素调节和光响应相关的特异性响应元件。通过构建融合表达载体并进行农杆菌遗传转化，获得NbHPR1启动子驱动的GUS报告基因转基因材料。染色结果表明，在本氏烟草的上胚轴、叶中均检测到GUS信号，其中叶片的表达量较高。总之，本研究为解析本氏烟草NbHPR1生理功能奠定理论基础。

关键词：光呼吸本氏烟草羟基丙酮酸还原酶启动子

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锌对花生活性氧代谢、衰老和产量的影响

中国农学通报 2024年第4期40卷 20-25页

作者：李海东纪聪聪徐一萍康涛陈建生张艳艳张玲李文金泰安市农业科学院山东泰安271000 泰安市农业技术推广中心山东泰安271000 香港理工大学中国香港999077

为探明锌肥对花生叶片光合机构活性氧代谢和衰老的调控机制,通过大田和室内实验相结合的方法,研究锌肥(ZnSO_(4)·7H_(2)O)施用量对花生生长过程中衰老相关参数和产量的影响。结果表明,随着施锌量的增加,花生的叶绿素含量、净光合速率... 详细信息

为探明锌肥对花生叶片光合机构活性氧代谢和衰老的调控机制,通过大田和室内实验相结合的方法,研究锌肥(ZnSO_(4)·7H_(2)O)施用量对花生生长过程中衰老相关参数和产量的影响。结果表明,随着施锌量的增加,花生的叶绿素含量、净光合速率、硝酸还原酶活性、过氧化氢酶活性和产量呈现出先升高后降低的趋势,光呼吸速率、米勒反应和丙二醛含量先降低后升高。适当施用锌肥不仅可以促进活性氧的清除,而且可以抑制活性氧的产生,锌肥通过活性氧的产生和清除对花生衰老进行调控。

关键词：花生衰老锌活性氧光呼吸米勒反应

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光呼吸研究进展

热带亚热带植物学报 2022年第6期30卷 782-790页

作者：钟孝芬李波娣李敏姬张智胜彭新湘华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642

光呼吸是指植物绿色组织依赖光能吸收O_(2)并释放CO_(2)的过程,它被认为是一个浪费能量的过程。正常生长的C_(3)植物光呼吸可损耗光合产物的25%~30%,在干旱、高温、高光等逆境胁迫下,该损耗可高达50%,因此,显著提高C_(3)植物的生产力可... 详细信息

光呼吸是指植物绿色组织依赖光能吸收O_(2)并释放CO_(2)的过程,它被认为是一个浪费能量的过程。正常生长的C_(3)植物光呼吸可损耗光合产物的25%~30%,在干旱、高温、高光等逆境胁迫下,该损耗可高达50%,因此,显著提高C_(3)植物的生产力可通过减少光呼吸通量来实现。尽管光呼吸对植物生产力的负面影响明显,但它对植物一些必要生理活动可能起着重要作用,其中包括参与光保护、H_(2)O_(2)信号发生、氮代谢、光氧化和抗逆反应等。该文对光呼吸的改造优化需要把握好平衡点与适配度。基于Rubisco改造、CO_(2)浓缩机制(CCM)和光呼吸支路创建的光呼吸改造研究进展进行了综述。通过了解调控光呼吸提高植物光能转化效率方面的最新进展,可望为光呼吸代谢的分子调控及改良研究提供指导。

关键词：光呼吸 Rubisco CO_(2)浓缩机制光呼吸支路

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基于核心素养的"光呼吸"原创试题命制

中学生物教学 2022年第22期 67-70页

作者：张家军臧树理山东省淄博市基础教育研究院 255090 山东省淄博市淄川区教学研究室 255100

光合作用在高考中占有十分重要的地位,也是历年高考的核心考点.阐述基于核心素养的"光呼吸"原创试题命制,以光呼吸中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶为情境,结合菠菜叶细胞进行光呼吸的素材,选取部分内容设置相应的题干与问题,考查学生对光合作... 详细信息

光合作用在高考中占有十分重要的地位,也是历年高考的核心考点.阐述基于核心素养的"光呼吸"原创试题命制,以光呼吸中核酮糖1,5-二磷酸羧化酶为情境,结合菠菜叶细胞进行光呼吸的素材,选取部分内容设置相应的题干与问题,考查学生对光合作用基础知识的掌握情况及分析问题和解决问题的能力.

关键词：高考光呼吸原创试题

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光呼吸代谢途径及其调控的研究进展

植物生理学报 2019年第3期55卷 255-264页

作者：侯学文李英杰钟琪彭新湘华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642

光呼吸是光合自养生物为适应环境O_2升高而进化出的一条代谢途径。光呼吸产生C3植物中70%的H_2O_2、合成氨基酸、参与氮的同化、生成一碳单位及参与响应植物的多种抗逆过程等,表明光呼吸在植物的正常生长发育与逆境响应中不可或缺。目... 详细信息

光呼吸是光合自养生物为适应环境O_2升高而进化出的一条代谢途径。光呼吸产生C3植物中70%的H_2O_2、合成氨基酸、参与氮的同化、生成一碳单位及参与响应植物的多种抗逆过程等,表明光呼吸在植物的正常生长发育与逆境响应中不可或缺。目前光呼吸途径中除部分转运蛋白未知外,光呼吸的主要代谢途径已经比较清楚,但对如此重要的代谢过程是如何受到调控的,目前的认识却非常有限。文章在总结光呼吸代谢途径研究进展的基础上,从转录水平、蛋白质修饰水平、蛋白质间互作及生物活性物质的调控等多个层面,介绍光呼吸调控的最新进展,以便为今后光呼吸的调控研究理清思路,并最终利用相关知识改良植物的生长和抗逆性奠定基础。

关键词：光呼吸光呼吸调控转录水平调控翻译后修饰调控酶活性调控

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光呼吸的功能及其平衡调控

植物生理学报 2016年第11期52卷 1692-1702页

作者：张智胜彭新湘华南农业大学生命科学学院亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室广州510642 湖南农业大学生物科学技术学院长沙410128

植物光呼吸代谢是一条复杂的代谢途径,是仅次于光合作用的第二大代谢流。它以闭路循环流动方式为主,应对环境变化时也可能开放式运转;所流经及惠及的细胞区域也最广,涉及叶绿体、过氧化物体、线粒体、细胞质4种细胞器或区域。光呼吸不仅... 详细信息

植物光呼吸代谢是一条复杂的代谢途径,是仅次于光合作用的第二大代谢流。它以闭路循环流动方式为主,应对环境变化时也可能开放式运转;所流经及惠及的细胞区域也最广,涉及叶绿体、过氧化物体、线粒体、细胞质4种细胞器或区域。光呼吸不仅对C_3植物不可或缺,对C_4植物也至关重要。光呼吸涉及多种生理功能,包括调控光合作用、H_2O_2信号发生、氮素同化、一碳代谢,防止光抑制光氧化,适应生物与非生物胁迫等功能。因为光呼吸行使各种功能时的作用机制不同,植物必须通过一套严密的环境信号响应及实时动态调控机制来实现对各种功能的平衡,特别是那些在作用机理上"拮抗"或相互制约的功能,以期最终实现光呼吸功能的最大发挥。综上所述,由于光呼吸的复杂性,尤其是在目前对光呼吸代谢网络的调控机制还知之甚少的情况下,对光呼吸途径的代谢工程改造所能产生的作用也最好持一种谨慎乐观的态度。

关键词：光呼吸多功能平衡调控

铜绿微囊藻胁迫对宽叶香蒲叶片光呼吸特性的影响

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环境工程学报 2015年第4期9卷 1571-1578页

作者：陈国元谢莆尧厦门理工学院环境科学与工程学院厦门361024

采用共生培养的实验方法,通过追踪测定宽叶香蒲(Typha latifolia)叶片中叶绿素含量、净光合速率、光呼吸速率及乙醇酸氧化酶(GO)、谷氨酰胺合成酶(GS)及过氧化氢酶(CAT)的活性,研究不同初始密度铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)对宽... 详细信息

采用共生培养的实验方法,通过追踪测定宽叶香蒲(Typha latifolia)叶片中叶绿素含量、净光合速率、光呼吸速率及乙醇酸氧化酶(GO)、谷氨酰胺合成酶(GS)及过氧化氢酶(CAT)的活性,研究不同初始密度铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)对宽叶香蒲叶片光呼吸特性的影响。结果表明,铜绿微囊藻初始密度为1.0×104ind/m L时,宽叶香蒲叶片叶绿素含量、净光合速率、光呼吸速率及GO、GS及CAT的活性增加,说明低密度铜绿微囊藻对宽叶香蒲叶片的光合作用及光呼吸具有促进作用;铜绿微囊藻初始密度为1.0×107ind/m L时,宽叶香蒲叶片净光合速率、光呼吸速率及GO、GS及CAT的活性呈现先增加后降低的趋势,表明经过一段时间培养后,高密度铜绿微囊藻对宽叶香蒲叶片的光合作用和光呼吸呈现出抑制作用。但是在净光合速率急剧降低的时候,光呼吸速率在短时间内仍然维持在一个较高水平,说明宽叶香蒲可能通过维持或增强光呼吸在一定程度上抵抗逆境胁迫。

关键词：铜绿微囊藻宽叶香蒲光呼吸光合作用

叶角、光呼吸和热耗散协同作用减轻大豆幼叶光抑制

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生态学报 2005年第2期25卷 319-325页

作者：姜闯道高辉远邹琦蒋高明李凌浩中国科学院植物研究所植被数量生态学开放研究实验室北京100093 山东农业大学植物科学系山东泰安271018

研究了大豆叶片逐步展开过程中的色素组成、气体交换、荧光动力学以及叶片角度等特性。随着叶片展开程度的增加 ,叶绿素含量和叶绿素 a/ b比值增加 ;光合速率 (Pn)也增加 ,揭示叶片展开过程中光合机构是逐步完善的。自然状态下 ,不同展... 详细信息

研究了大豆叶片逐步展开过程中的色素组成、气体交换、荧光动力学以及叶片角度等特性。随着叶片展开程度的增加 ,叶绿素含量和叶绿素 a/ b比值增加 ;光合速率 (Pn)也增加 ,揭示叶片展开过程中光合机构是逐步完善的。自然状态下 ,不同展开程度的叶片均未发生明显的光抑制 ;但将叶片平展并暴露在 12 0 0μmol/ (m2 · s)光下时幼叶发生严重的光抑制 ,伴随叶面积的增加光抑制程度减轻。强光下 ,尽管幼叶光呼吸 (Pr)的测定值较低 ,但幼叶光呼吸与总光合之比 (Pr/ Pm)较高。将叶片平展置于强光下时 ,幼叶的实际光化学效率 (ΦPSII)明显下调 ,非光化学猝灭 (NPQ)大幅增加 ;幼叶叶黄素库较大 ,光下积累较多的脱环氧化组分 ,揭示幼叶依赖叶黄素循环的热耗散增强。自然条件下测量叶片角度 ,观察到在叶片展开过程中叶柄夹角逐渐增加 ;日动态过程中幼叶的悬挂角随光强增加而明显减小 ,完全展开叶的悬挂角变化幅度很小。叶片角度的变化使实际照射到幼叶叶表的光强减少。推测较强的光呼吸。

关键词：光合作用叶绿素荧光光抑制叶黄素循环光呼吸叶角

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大豆叶片光呼吸对光强和CO_2浓度的响应

生态学杂志 2017年第9期36卷 2535-2541页

作者：叶子飘王怡娟王令俐康华靖井冈山大学数理学院江西吉安343009 温州市农业科学研究院浙江温州325006

利用低氧法(2% O_2)研究了大豆叶片光呼吸速率(R_p)对光强和CO_2浓度的响应。结果表明:当光合有效辐射强度(PAR)小于600μmol·m^(-2)·s^(-1)时,大豆叶片的R_p随光强的升高而几乎直线增加;当PAR约为1200μmol·m^(-2)·s^(-1)时,R_p达... 详细信息

利用低氧法(2% O_2)研究了大豆叶片光呼吸速率(R_p)对光强和CO_2浓度的响应。结果表明:当光合有效辐射强度(PAR)小于600μmol·m^(-2)·s^(-1)时,大豆叶片的R_p随光强的升高而几乎直线增加;当PAR约为1200μmol·m^(-2)·s^(-1)时,R_p达到最大值(12.69·mol CO_2·m^(-2)·s^(-1)),随后R_p随PAR的升高呈下降趋势;构建的光呼吸速率与光强的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为13.42·mol CO_2·m^(-2)·s^(-1),其对应的光强为1207.74·mol·m^(-2)·s^(-1),该拟合值与实际测量值极为吻合(P>0.05);当PAR一定(2000μmol·m^(-2)·s^(-1))时,随着CO_2浓度的增加(0~1200μmol·mol^(-1)),大豆叶片的R_p呈先升高后下降变化,在600μmol·mol^(-1)时达到最大值(9.97·mol CO_2·m^(-2)·s^(-1));构建的光呼吸速率与CO_2浓度的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为10.21·mol CO_2·m^(-2)·s^(-1),其对应的外界CO_2浓度为625.74·mol·mol^(-1)。该拟合值也与实际测量值极为吻合(P"0.05)。本文所构建的方程式可较好地拟合光呼吸速率对不同光强和不同CO_2浓度的响应,这对定量研究光呼吸提供了强有力的手段。

关键词：光呼吸大豆 CO2浓度光强