光合作用产物的持续流出会导致其对高浓度二氧化碳的适应 二氧化碳, 光合作用, 动态

topyq2003

在小麦中，利用二氧化碳监测仪自动将二氧化碳浓度增加到1000ppm 时，Pn 和生物量显著增加，暗呼吸速率下降；而当二氧化碳浓度增加到2600ppm时，则出现相反的现象。植物对高浓度二氧化碳的快速响应就是 Pn 的可逆增加。水稻叶片中Rubisco 的含量从光饱和的 Pn 角度考虑是过量 30-55%的。因此从光合作用角度来讲，只需要通过调节相关酶的活性就能响应二氧化碳浓度的增加。
　　光合作用产物的持续流出会导致其对高浓度二氧化碳的适应，这将激发一些调节机制来限制光合作用从而达到动态平衡，也就是 Pn 的下调。拟南芥长期处于高浓度二氧化碳 (1000 ppm) 下将导致非结构性碳水化合物含量增加 2 倍以及 RbcL 和 RbcS 表达水平显著下降 (分别下降 35-40% 和 ~60% )。高浓度二氧化碳下增加的 Pn 会导致结构性和非结构性碳水化合物的积累，这将使细胞密度增加从而降低光的可用性 ，进而导致光合作用的适应。Gs 对高浓度二氧化碳的响应是多样的、可逆的、也是具有物种特异性的。总的来说，CO2记录仪显示，低二氧化碳浓度会导致气孔开放或者抑制气孔关闭，而高的Ci/Ca 会降低气孔对高浓度二氧化碳的灵敏度，从而导致气孔的部分关闭和接下来蒸腾速率的降低。相应地，在本次试验中Pn 在3x［CO2］下达到最大值，伴随着Gs也达到最大值，但是再把 [CO2] 提高到 4x 水平，则表现了抑制作用。而Gs和E也下降到了最低的水平。这可以被看成是一种适应现象。尽管还不清楚 Pn 的下降是否是由于 Gs 的下降导致的，但是从我们的数据可以看出，气孔的开闭对调节 Pn 是有影响的。这些生理数据也激发了我们在蛋白质水平上研究的兴趣。对于水稻叶片蛋白质的提取我们采用的是Parker et al.,（2006）报道的改良的 TCA/Acetone 方法，包括 IEF 之前进行还原和烷基化。总共发现了83个差异蛋白点，在人工检查后选取了76 个蛋白点，其中 57 个蛋白点被 PMF（55个点）和或MS/MS（3 个点）鉴定。正如所预料的，这些被鉴定的蛋白主要是叶绿体蛋白。
　　其中参与光合作用的蛋白包括10 个Rubisco大亚基的异构体 (RbcL：11 个蛋白点)，Rubisco 活化酶 大异构体(RbcA-L) 的前体 (2 个蛋白点)， Rubisco 活化酶 小异构体( (RbcA-S) 的前体 (3个 和 2 个蛋白点分别属于 2 个基因产物)，putative OEPS-II (2 个蛋白点) 和OECP-I。这些蛋白占到了总共鉴定蛋白的34%，还有10个参与碳代谢的蛋白点（17%）属于8个基因产物。文章来源：
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