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rubisco酶含量对光合生产力的影响作用和模拟验证

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中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2021年第5期 86-86,88页

作者：曹小磊沈阳环境科学研究院辽宁沈阳110167

针对叶片衰老过程中,叶片氮素转移引起的叶片生理活性下降这一现象,对IBIS模型的光合作用模拟进行了改进,并利用改进后的模型对呼中地区落叶针叶林和帽儿山地区的落叶阔叶林的光合固碳能力进行模拟。结果表明,模型改进显著提高了GPP和NP... 详细信息

针对叶片衰老过程中,叶片氮素转移引起的叶片生理活性下降这一现象,对IBIS模型的光合作用模拟进行了改进,并利用改进后的模型对呼中地区落叶针叶林和帽儿山地区的落叶阔叶林的光合固碳能力进行模拟。结果表明,模型改进显著提高了GPP和NPP的模拟精度,模拟的GPP季节变化过程与实际过程拟合较好,呼中针叶林和帽儿山阔叶林GPP月模拟值的纳什效率系数(NSE)分别由0.72和0.61提高到0.94和0.93,年GPP的平均相对误差分别由原来的26.74%和18.54%降低到-2.44%和-1.04%,年NPP的平均相对误差由原来的32.80%和40.56%降低到14.73%和19.77%。说明改进后的模型可以较好地反应植被的光合生产力。

关键词： IBIS模型 rubisco酶光合作用生产力

CO_2浓度对条浒苔rubisco酶聚集蛋白核的影响

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生物技术通报 2009年第S1期25卷 271-276页

作者：蔡春尔尹顺吉孙诤山梅汪卿霍元子何培民上海海洋大学水产与生命学院上海201306

以生长快速、细胞具多个蛋白核的大型海藻条浒苔作为材料研究CO_2浓度对条浒苔rubisco酶在蛋白核和叶绿体基质之间迁移的影响。应用金标免疫电镜分子定位技术对rubisco酶集中蛋白核程度进行数值化分析。电镜下可观察到标记rubisco的金... 详细信息

以生长快速、细胞具多个蛋白核的大型海藻条浒苔作为材料研究CO_2浓度对条浒苔rubisco酶在蛋白核和叶绿体基质之间迁移的影响。应用金标免疫电镜分子定位技术对rubisco酶集中蛋白核程度进行数值化分析。电镜下可观察到标记rubisco的金颗粒大部分集中分布在蛋白核中。根据Morita(1997)提出的方法,设定PR-ratio值(蛋白核内分布的rubisco酶总量与蛋白核外类囊体基质中的rubisco酶总量之比)作为衡量rubisco集中蛋白核程度的分析指标。不同CO_2浓度对于rubisco酶分布的长期影响和短期影响研究均显示CO_2浓度升高时,rubisco倾向于向叶绿体基质中扩散;CO_2浓度较低或无CO_2培养时,rubisco酶不断向蛋白核中集中。研究结果显示,蛋白核可能在光合作用和CCM机制中具有重要作用。

关键词： CO2浓度条浒苔 rubisco酶蛋白核

不同光质对杉木叶rubisco酶和ATP合酶基因表达的影响

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不同光质对杉木叶Rubisco酶和ATP合酶基因表达的影响

作者：林莉莉福建农林大学

学位级别：硕士

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方最重要的用材树种,我国亚热带地区最主要的用材树种之一。我国是一个木材紧缺大国,为满足目前木材对市场的需求,同时也为了提高杉木人工林的生长质量,这必然促使林业科技工作者寻找一种实现杉... 详细信息

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方最重要的用材树种,我国亚热带地区最主要的用材树种之一。我国是一个木材紧缺大国,为满足目前木材对市场的需求,同时也为了提高杉木人工林的生长质量,这必然促使林业科技工作者寻找一种实现杉木速生、丰产、优质的途径——提高杉木光合作用能力。一切生物生存的基础都要以赖于光合作用,光合作用是地球上最重要的化学反应,光合作用进行的原动力是光。光对植物生长发育具有较大的影响,植物可以通过光合作用增加体积和干重。但是光质与光强和光周期相比,光质对植物生理和形态的影响更为复杂,光是植物生长发育的重要调控因子。光既是植物光合作用的直接能量来源,也是调节植物生长发育的关键信息源。目前,对杉木C3光合酶基因报道很少,且研究杉木C3关键酶基因在调控光合作用以及抗逆能力方面的作用更为少见。本研究以一年生杉木020扦插苗为试验对象,应用细胞生物学、分子生物学、组织化学、遗传学和生物信息学等分析手段,通过温室培养,应用杉木转录组数据,在杉木C3光合酶基因克隆及序列分析的基础上,分析红蓝光不同光质配比条件下杉木新生叶片不同发育时期光合酶基因的定量表达,以及分析杉木C3光合酶基因对不同逆境胁迫的响应,从而从理论上揭示杉木C3光合酶基因对不同光质以及在不同逆境胁迫条件的响应,研究结果可为提高杉木生产力和农作物高光效基因工程研究提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:1.以分析杉木转录组数据得出杉木rubisco大亚基(Cl LSMT)基因和杉木ATP合酶复合亚基(Cl F1F0-ATP)基因的保守序列,采用Gateway技术设计特异性引物,以杉木幼苗的叶子为材料,进行RNA提取、逆转录,以合成的c DNA第一链为模板,将得到的目的条带进行割胶回收、连接转化、测序,得到杉木Cl LSMT和杉木Cl F1F0-ATP的基因编码区全长序列。杉木Cl LSMT基因编码区全长为1479bp,共编码492个氨基酸的蛋白,另外一个杉木Cl F1F0-ATP基因编码区全长为618bp,共编码205个氨基酸的蛋白。2.采用生物信息学软件,对克隆获得的两条杉木光合酶基因的编码框序列杉木Cl LSMT和Cl F1F0-ATP编码的氨基酸序列进行预测分析,分析的结果显示,杉木Cl LSMT蛋白和杉木Cl F1F0-ATP蛋白的化学分子式分别为CHNOS和CHNOS,杉木Cl LSMT为不稳定的亲水性蛋白,而杉木Cl F1F0-ATP为稳定的疏水性蛋白。通过运用MEGA 6构建分子进化树,发现杉木Cl LSMT与卷柏、巨桉有高度的同源性,杉木Cl F1F0-ATP与卷柏有高度的同源性,说明亲缘关系很近。3.利用q PCR技术分析杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因在红蓝光下不同光质处理1～6个月后的杉木幼苗,在不同时期以及不同光质的表达情况。结果表明,杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因都对没有经过处理的叶子和分别经过白光、红蓝光配比为1:1、红光、蓝光照射1～6个月的杉木幼苗均有表达,而且相对表达量对红蓝光下不同光质处理后的杉木幼苗呈现不同程度的变化。结果表明,杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因对白光、红蓝光配比为1:1、红光、蓝光处理后得杉木幼苗的相对表达量在1～5个月内都是高于对照组,而且总体对白光的相对表达量最高,但在处理6个月后的相对表达量都显著下调趋势。杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因都对白光的相对表达量最高,说明杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因对白光的响应与杉木木材生长发育的调控有着密切关系。4.将两个目的基因Cl LSMT和Cl F1F0-ATP与载体PGWB605融合,构建过表达的荧光载体是PGWB-605-35S-Cl LSMT-GFP和PGWB-605-35S-Cl F1F0-ATP-GFP,通过农杆菌介导法将构建好的载体导入烟草表皮细胞中,荧光显微镜下观察。荧光观测显示,目标基因Cl LSMT亚细胞定位于叶绿体中,目标基因Cl F1F0-ATP亚细胞定位于细胞核。5.将目的基因Cl LSMT构建到PGWB605-35S-GFP表达载体中,使目的基因与载体结合,并构建出Cl LSMT基因的过表达载体PGWB-605-35S-Cl LSMT-GFP。通过农杆菌侵染花序法把过表达载体导入拟南芥中,经过除草剂Basta抗性筛选并进行PCR检测,获得异源过表达Cl LSMT转基因拟南芥阳性植株,观察到异源过表达杉木Cl LSMT转基因植株是矮小表型。6.通过荧光定量分析杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因对温度胁迫、干旱胁迫和盐胁迫处理6h、12h、24h、48h后的杉木种子芽,在不同时期的表达情况。结果表明,杉木Cl L

关键词：杉木 rubisco酶 ATP合酶基因克隆光质

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小议“rubisco酶”

生物学通报 2005年第1期40卷 19-19页

作者：周环宇中国农业大学生物学院北京100094

农作物光能利用率低一直是限制作物高产的'瓶颈'.从理论上推算,在无明显逆境的条件下田间光能利用率可以达到5%,但即便是666.7 m2产0.5 t的高产田光能利用率也不过1%.因此人们一直试图找出限制光能利用率提高的因素,从而提高农作物产量... 详细信息

农作物光能利用率低一直是限制作物高产的'瓶颈'.从理论上推算,在无明显逆境的条件下田间光能利用率可以达到5%,但即便是666.7 m2产0.5 t的高产田光能利用率也不过1%.因此人们一直试图找出限制光能利用率提高的因素,从而提高农作物产量.终于人们研究发现了光合作用中的一种酶--rubisco酶,正是这种酶限制了光能利用率的提高.

关键词： rubisco酶光能利用率农作物产量光合作用蛋白结构催化效率亚基

光照因素封rubisco酶在蛋白核内外分布的影响

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Journal of Life Sciences 2009年第7期3卷 1-9页

作者：蔡春尔尹顺吉汪卿柳俊秀李春霞何培民上海海洋大学水座舆生命学院上海201306

制备了条浒苔rubisco酶及其抗体，并应用于研究光照因素对rubisco酶在蛋白核内外分布的影响。应用生化技术分离纯化了条浒苔rubisco酶，并免疫注射入兔体制备了rubisco抗体，经鉴定rubisco大小亚基分子量分别约为50kD和16kD，全酶的分... 详细信息

制备了条浒苔rubisco酶及其抗体，并应用于研究光照因素对rubisco酶在蛋白核内外分布的影响。应用生化技术分离纯化了条浒苔rubisco酶，并免疫注射入兔体制备了rubisco抗体，经鉴定rubisco大小亚基分子量分别约为50kD和16kD，全酶的分子量在500kD左右。应用金标免疫电镜分子定位技术封rubisco酶集中蛋白核程度进行数值化分析。发现在光强变化长期影响实验中，当藻体转入较高光强时，rubisco明显由叶绿体基质向蛋白核中聚集，从而更好地完成其光合作用功能。在完全黑暗处理和光合作用阻断剂DCMU处理短期影响中，并未观察到PR-ratio的明显降低，但PR-ratio在24小时中的波动被提前，这可能是由于正常生物节律的破坏和藻类对不良环境的反应机制造成。此外，结果显示条浒苔封光强的微小变化并不敏感。

关键词：光照条浒苔 rubisco酶蛋白核

高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控

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中国水稻科学 2024年

作者：叶苗张耗顾骏飞张祖建江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心

提高水稻的光合效率被认为是进一步提高水稻产量的有效途径之一。然而，关于高光效水稻品种的生理生态特征还不清楚，无论是在单叶还是群体冠层水平上。本文综述了叶片rubisco酶含量和活性、叶片含氮量、叶片形态解剖结构包括气孔性状... 详细信息

提高水稻的光合效率被认为是进一步提高水稻产量的有效途径之一。然而，关于高光效水稻品种的生理生态特征还不清楚，无论是在单叶还是群体冠层水平上。本文综述了叶片rubisco酶含量和活性、叶片含氮量、叶片形态解剖结构包括气孔性状、叶脉性状和叶肉解剖结构以及结构性物质与功能性物质之间的平衡对单叶光合作用，冠层结构和冠层光氮匹配对群体冠层光合作用的影响及其受氮素调控的状况，总结了高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控效应。我们得出，高光效水稻品种具有叶片rubisco酶和氮含量高，气孔密度和孔径大，细胞间隙比例大、叶绿体覆盖比例大、叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积大、细胞壁薄，叶脉密度大、叶脉维管直径大，根系表面积大、根直径大，叶片挺、叶色深，冠层下部叶片多、冠层光氮匹配程度高等特征；增施氮肥可以增加叶片rubisco酶含量和活性、提高叶肉层厚度、增加叶绿体覆盖率、增加叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积、降低细胞壁厚度，提高叶绿素含量，减少细胞壁含量等增强叶片光合作用，但是过量施氮会降低氮肥利用效率，造成氨挥发、水体富营养化、N2O排放增加等一系列环境问题。研究结果可为高光效水稻育种及水稻绿色生产的施肥策略提供理论指导。

关键词：水稻光合作用 rubisco酶叶片氮素叶片形态解剖结构冠层光氮匹配

水氮交互对草地早熟禾叶绿素荧光和rubisco酶活力的影响

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中国草地学报 2017年第5期39卷 31-38页

作者：宋航闫庆伟巴雅尔图陈雅君张璐刘威陈旭谢福春秦立刚东北农业大学园艺园林学院黑龙江哈尔滨150030 内蒙古巴彦淖尔市农牧业科学研究所内蒙古巴彦淖尔015000 东北农业大学动物科学技术学院黑龙江哈尔滨150030

以草地早熟禾草坪草为试验材料,采用不同水分梯度(25±2%、15±2%、5±2%)和不同氮素浓度(1.5mM、15mM、30mM)进行交互处理,测定了叶绿素荧光特性和rubisco酶的活力。结果表明:同一氮素浓度下,轻度、重度水分胁迫显著(P<0.05)降低草地... 详细信息

以草地早熟禾草坪草为试验材料,采用不同水分梯度(25±2%、15±2%、5±2%)和不同氮素浓度(1.5mM、15mM、30mM)进行交互处理,测定了叶绿素荧光特性和rubisco酶的活力。结果表明:同一氮素浓度下,轻度、重度水分胁迫显著(Prubisco酶活力。同一水分条件下,随着氮浓度增大,品种‘Arcadia’和黑龙江草地早熟禾的叶绿素荧光参数Fv/Fm、Y(Ⅱ)、qP、ETR及rubisco酶活力先升高后降低,但品种‘Eclipse’的该几项指标一直呈上升趋势。在重度水分胁迫下,与15mM氮处理相比,1.5mM氮处理下‘Arcadia’、黑龙江草地早熟禾、‘Eclipse’的rubisco酶活力分别下降47.77%、39.61%、19.08%,表明其光合特性受到严重抑制,适度增加氮素可有效缓解水分胁迫对叶绿素荧光特性和rubisco酶活力的影响。25±2%水分和15mM氮交互处理是‘Arcadia’和黑龙江草地早熟禾水氮利用最优选择,而25±2%水分和30mM氮交互处理对‘Eclipse’生长有利。

关键词：水分氮素草地早熟禾叶绿素荧光 rubisco酶

干热胁迫下紫花苜蓿rubisco羧化酶和活化酶活性变化及其基因表达的研究

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草地学报 2021年第2期29卷 228-233页

作者：许超何承刚牟兰毕玉芬姜华云南农业大学动物科学技术学院云南昆明650201 昆明市农业广播电视学校云南昆明650032

为探讨核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(rubisco)和rubisco活化酶(rubisco activase,RCA)活性变化及其基因表达,本研究以云南野生紫花苜蓿(Medicago sativa)和‘阿尔冈金’紫花苜蓿为材料,测定其在干旱和高温条件下植株叶片rubisco和RCA酶活性... 详细信息

为探讨核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(rubisco)和rubisco活化酶(rubisco activase,RCA)活性变化及其基因表达,本研究以云南野生紫花苜蓿(Medicago sativa)和‘阿尔冈金’紫花苜蓿为材料,测定其在干旱和高温条件下植株叶片rubisco和RCA酶活性,并采用RT-qPCR分析rubisco大亚基(rbcL)和rubisco活化酶基因(rca)对干热胁迫的响应。结果表明随干热胁迫时间的延长,野生紫花苜蓿的rubisco酶活性总体高于‘阿尔冈金’,且野生紫花苜蓿中的RCA酶活性对干热胁迫的响应时间较‘阿尔冈金’晚。rbcL基因和rca基因表达量受干热胁迫影响起初显著上升,而后随干热胁迫时间的延长持续降低,但野生紫花苜蓿的基因表达水平总体高于‘阿尔冈金’。2种酶活性与其基因表达之间的相关性均不显著,而rbc L和rac基因之间的表达量均呈显著正相关。

关键词：紫花苜蓿干热胁迫 rubisco酶 RCA酶基因表达

黄瓜幼苗耐低温性与叶片光合、rubisco酶活力关系的研究

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农业科技通讯 2015年第4期 155-157页

作者：张利东李愚鹤黄洪宇孔维良李加旺天津科润黄瓜研究所天津300192

本试验以耐低温黄瓜品种津优35号和不耐低温黄瓜品种津优1号为试材,研究了黄瓜幼苗耐低温性与叶片光合、rubisco酶活力的关系,旨为越冬温室黄瓜高产优质栽培提供理论依据和实践支持。结果表明,耐低温品种在低温逆境条件下生长势较强,叶... 详细信息

本试验以耐低温黄瓜品种津优35号和不耐低温黄瓜品种津优1号为试材,研究了黄瓜幼苗耐低温性与叶片光合、rubisco酶活力的关系,旨为越冬温室黄瓜高产优质栽培提供理论依据和实践支持。结果表明,耐低温品种在低温逆境条件下生长势较强,叶绿素分解少,光合速率和rubisco酶活力较高,这些指标都可作为黄瓜低温耐受性评价指标。

关键词：黄瓜耐低温光合 rubisco酶