豌豆Lhcb2 基因的克隆、表达、功能分析及其克隆化蛋白与色素体外重组系统的建立

Lhcb2基因是LHCII基因家族中的一个重要成员。目前，对于其特性、结构和功能还不清楚。本文对豌豆Lhcb2基因的克隆、表达、功能及其在大肠杆菌中的表达产物与色素在体外的重组进行了比较系统的探讨，主要的结果如下： 1．采用RT-PCR技术，从豌豆幼叶中克隆了一个约800 bp的Lhcb2 cDNA。以特异探针进行Southern杂交的结果初步证明，Lhcb2基因以单拷贝形式存在于豌豆基因组中，这在文献中尚未见报道。 2．不同光照时间和温度对豌豆幼苗进行处理的RT-PCR，Northem blotting分析表明，Lhcb2基因转录水平上的表达受光照的控制，且明显地表现出对光照时间的依赖性。用400 μmolm-2.s-1的白光照射0～1.5小时Lhcb2基因未见表达，而在光照2小时以上则大量表达，推测该基因的表达可能要求某种(或某些)需光中间物的合成和积累。温度对Lhcb2基因的表达亦有显著的影响，相同的光照处理，4 ℃下Lhcb2基因的表达量比25℃下的表达量低一倍左右。 3．将豌豆Lhcb2基因反向插入植物表达载体pBIl21中，构建CaMV 35S启动子控制下反义Lhcb2基因的植物表达载体pBIantiLhcb2，通过农杆菌LBA4404介导，在Kan浓度为100 mg／L的筛选培养基上，获得120个抗Kan阳性植株。PCR检测表明至少有80个抗性植株为PCR阳性反应。Southern blotting分析表明，外源反义Lhcb2基因已整合到烟草基因组中。转基因植株在表型上主要表现为三大类型：叶色类似于未转基因的绿色植株、叶色发黄的植株、叶色发白甚至枯死的植株。这几类转基因植株光谱特性的分析表明，Lhcb2基因不仅影响光能的捕获，而且还可能参与激发能分配的调节作用。 4．将豌豆的Lhcb2基因亚克隆至原核表达载体pET-3d上，通过定点突变使其在大肠杆菌BL2l(DE3)中得到高效表达，其表达量约占大肠杆菌总蛋白的40％，并经纯化后获得了电泳纯的Lhcb2蛋白。应用改进的液氮／室温冻融重组方法将纯化的蛋白与色素进行体外重组，建立了高效的重组系统。实验结果表明重组后所获得的LHCB2单体与用生化方法从菠菜类囊体膜中分离纯化的天然LHC II单体相比较，其在部分变性胶的电泳行为，低温荧光发射光谱和激发光谱，以及室温吸收光谱和CD光谱的特征等方面都非常相似，说明大量表达的Lhcb2蛋白与色素已成功地重组，并具有与天然的LHCII单体相类似的组成和结构，这在国际上尚属首次。在此基础上又构建了N端和C端氨基酸残基缺失的突变体，并对这些缺失的氨基酸残基在LHCB2中的可能作用进行了初步的研究。结果表明，N端的前12个氨基酸残基、C端的前10个氨基酸残基和第11位的色氨基酸残基对LHCB2单体的形成不是必需的。 此外，从菠菜中纯化了LHCII，并对其多肽和色素组成及其光谱特性进行了比较系统的研究。同时对用不同浓度OGP和Mg2+处理所获得的不同聚集程度的LHCII的光谱特性进行了研究，并对Mg2+在其中的可能作用进行了初步的探讨。

小麦光系统I的分离纯化及其光合特性的研究

从不同基因型的小麦京411和小偃54中分离纯化了PSI颗粒并研究了PSI颗粒的一些光合特性： 1. 测定了两种基因型小麦PSI颗粒的室温吸收光谱、低温荧光光谱，并进行了SDS-PAGE多肽分析。吸收光谱显示了红区680nm和蓝区439nm的两个最大吸收峰，低温荧光光谱显示了PSI特征的位于735nm左右的发射峰，同时SDS-PAGE也显示我们的制备物包括PsaA、PsaB、LHCI以及一些其它小分子量蛋白亚基。这些都表明我们从不同基因型小麦中获得了比较理想的PSI颗粒制备物。 2. 测定了京411类囊体膜和PSI颗粒的脂类组成和脂肪酸成分，发现PSI颗粒中也存在着类囊体膜中的五种膜脂，即：MGDG、DGDG、PG、SQDG、PC，但PSI颗粒的MGDG含量比类囊体膜高，而DGDG含量较类囊体低。PSI颗粒和类囊体膜的脂肪酸组成也有差异。 3. 运用光谱学手段，研究两种基因型小麦PSI颗粒光破坏过程的异同。发现在经过强光破坏后，两种小麦PSI颗粒都发生叶绿素漂白现象，在各种状态叶绿素中，683nm状态的Chl a对强光最为敏感，受到光破坏的程度最大，而649nm Chl b和667nm Chl a分子变化较小。结合吸收光谱和低温荧光光谱我们提出了PSI中可能存在的能量传递途径。比较两种小麦PSI颗粒光破坏在低温荧光光谱上的不同，我们初步认为，小偃54可能通过将能量较多地分配给予长波长Chl而一定程度的避免过多能量向P700反应中心传递，从而起到对P700的保护作用。 4. 研究了不同表面活性剂SDS和Triton X-100对PSI颗粒色素结合状态和能量传递的影响。发现表面活性剂对色素状态和PSI中的能量传递都有很大的影响。并且Triton X-100的作用较SDS强烈。紫外荧光显示PSI蛋白结构也发生了显著变化。

三种萝藦科植物中C21甾类成分的研究

　　本实验对三种萝藦科植物通光散(Marsdenia tenacissima)、黑水藤（Biondia insignis Tsiang）和徐长卿（Cynanchum Paniculatum）中的C21甾体化合物进行了研究。从通光散藤茎乙酸乙酯提取物的水解产物中，分离得到两类八个C21甾类甙元。经光谱鉴定，它们的结构分别为11α-O-(2-甲基)-丁酰基-12β-O-顺芷酰通光藤甙元乙（1），11α-O-乙酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙（2），11α-O-（2-甲基）-丁酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙(3), 11α-O-苯甲酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙(4)， 11α-O-顺芷酰基-12β-O-乙酰基通光藤甙元乙（5）11α-O-顺芷酰基-12β-O-顺芷酰基通光藤甙元乙（6），12β-O-乙酰基通光藤甙元甲（7）和12β-O-顺芷酰基通光藤甙元甲（8）。其中，化合物2和8为新化合物。从黑水藤乙醇提取物的水解产物中，分离得到了两个C21甾体化合物。经1D、2D NMR技术鉴定，分别为（3β，14β，15β，17β）-3, 14-二羟基-15，16-裂-孕甾-5-烯-15-醛-16-半缩醛-20-酮（1）和白前甙元C（2）。其中1为15，16-裂环的新骨架类型的C21甾体化合物，命名为黑水藤甙元甲。从采购于昆明、浙江、湖南三地药材市场的徐长卿的根及根茎中，分离得到了18个化合物（其中昆明徐长卿6个，浙江徐长卿9个，湖南徐长卿3个）。经光谱数据分析，这些化合物被鉴定为：cynapanoside-C (1), cynapanoside-A (2), 白前甙元B 3-O-β-D-磁嘛吡喃糖甙(3)，白前甙元C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-(1 → 4)-α-L-2-脱氧洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹吡喃糖甙（4），白前甙元C3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-(1 → 4)-α-D-夹竹桃吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（5），白前甙元C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-α-D-夹竹桃吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（6），cynatratoside-B (7)，cynatratoside-C (8);glaucoside A(9)，新白薇甙元B 3-O-β-L-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（10），白前甙元 A 3-O-α-L-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖甙（11），白前甙元 B 3-O-α-L-磁糖基吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖甙(12)，白前甙元D 3-O-α-L-磁嘛吡喃糖基（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖甙（13），白前甙元 C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-α-L-2-脱氧洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（14），白前甙元 C 3-O-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-葡萄吡喃糖基-（1 → 4）-α-L-磁嘛吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-夹竹桃吡喃糖甙（15），白前甙元 B 3-O-α-D-夹竹桃吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-（1 → 4）-β-D-磁嘛吡喃糖甙（16），白前甙元 D 3-O-α-D-夹竹桃吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖甙(17)，白前甙元月B 3-O-α-L-磁嘛吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-洋地黄吡喃糖基-(1 → 4)-β-D-磁嘛吡喃糖甙（18）。其中，化合物3-6，10-18为新化合物，10的甙元为一个新甙元，命名为新白薇甙无B。

超高产杂交稻Oryza sativa L.光合作用和光抑制特性的研究

较系统地比较研究了超高产杂交稻两优培九培矮64S 93-11和华安3号X07S 紫恢100与多年来大规模推广种植的杂交稻品种汕优63珍汕97A 明恢63的光合生理特性结果表明 1 从苗期到抽穗期超高产杂交稻两优培九和华安3号的净光合速率Pn都比汕优63高而在苗期的午间强光条件下和分蘖期的早晨以及抽穗期的早晚相对弱光条件下其Pn的差别尤为显著说明超高产杂交稻两优培九和华安3号不仅有较高的Pn和较强的抗光抑制能力而且还能充分利用早晨和傍晚较弱的光照条件有效地进行光合作用 2 超高产杂交稻剑叶具有较高的光合色素含量和Chla/b比值同时也具有较高的水分利用效率WUE较高的Chla/b比值表明超高产杂交稻剑叶能够更有效地利用太阳能而较高的WUE则有利于后期节约稻田用水 3 两优培九和华安3号类囊体膜的77K荧光光谱在不同发育时期均高于对照汕优63对其进行Gaussan分析发现这两个超高产杂交稻的反应中心以及天线复合物的发射峰均优于汕优63表明超高产杂交稻具有更强光能吸收能力并且能够将所吸收的光能高效地应用于光合电子传递 4 超高产杂交稻在苗期和分蘖期的净光合速率Pn都明显高于对照可以为群体的扩大后期的生长发育和高产奠定坚实的物质基础 5 三个杂交稻品种抽穗期剑叶的净光合速率相差不大但两优培九和华安3号具有较汕优63高得多的表观量子效率和羧化效率即超高产杂交稻能够高效地利用光能和田间二氧化碳首次提出对光能和二氧化碳的高效利用是两优培九和华安3号高产地重要原因 在对杂交稻净光合速率日变化的研究中发现超高产杂交稻两优培九和华安3号在午间强光条件下具有较对照汕优63更高的净光合速率表明超高产杂交稻具有更强的抗光抑制能力为了研究其光保护机理进一步研究了杂交稻对光抑制的响应结果表明 1超高产杂交稻两优培九和华安3号较对照品种汕优63具有更强的抗光抑制及光保护能力同时在光抑制结束后又能够更迅速地恢复光合功能较强的抗光抑制能力和较高的恢复能力可能是其高产的重要生理原因之一 2光抑制过程中超高产杂交稻叶黄素循环玉米黄素积累速率和积累量都明显高于对照并且在其后的恢复过程中其恢复速率和恢复程度也明显高于汕优63发现叶黄素循环的脱环化作用在光抑制处理30min时即基本接近最大值并未随着光抑制的进一步加重而不断上升认为叶黄素循环在杂交稻光保护中的重要作用可能在于玉米黄素的快速积累对光保护作用的启动 3在对自然条件下光抑制的研究中发现汕优63比超高产杂交稻两优培九和华安3号更容易受到午间光抑制的伤害 4午间光抑制条件下叶黄素循环的玉米黄素Z和环氧玉米黄素A大量积累而叶黄素循环库则没有什么变化认为是叶黄素循环脱环化组分A和Z的积累而不是叶黄素循环库对水稻在中午强光条件下的光保护起重要作用 5在所研究水稻品种的午间光抑制实验中叶绿素荧光的非光化学猝灭系数和叶黄素循环的脱环化状态DES之间没有正比例关系进一步推论环式电子传递可能在杂交稻的光保护中起重要作用 6对用不同试剂处理的杂交稻叶片进行光抑制处理研究发现ASAVDE酶底物其含量可以有效地调节活性处理对杂交稻的抗光抑制能力并没有带来多大改善而DTTVDE酶的特异抑制剂处理也没有使其光抑制大大加重而用DBMIB环式电子传递抑制剂处理则使杂交稻受到比对照强得多的光抑制对qN解析的结果发现强光下qE并未上升反而下降而qT却在光抑制条件下表现出上升现象这些实验结果首次阐明叶黄素循环的热耗散在杂交稻的光保护中不起关键作用而环式电子传递则对于杂交稻的光保护起至关重要的作用其机理可能在于强光条件下环式磷酸化的加剧生成大量ATP用于光破坏的修复作用同时避免类囊体膜的过度酸化从而导致强光下qN的下降这也是光抑制条件下qE下降和qT上升的原因所在此外在研究中发现光抑制处理导致Chla/b比值的上升并且提出这种上升的原因可能在于强光条件下光合系统对LHCII需求减少从而导致对Chlb需求减少最终使得部分Chlb向Chla转化这种转化可能是杂交稻在光抑制条件下的一种保护性响应 7对超高产杂交稻华安3号冠层不同衰老程度叶片的光合功能比较研究的结果表明剑叶的光合功能最强第二叶次之第三叶具有一定的光合功能第四和第五叶则相当衰老基本上丧失光合能力而光合机构的衰老可能始于反应中心的衰老天线系统的衰老要迟于反应中心的衰老叶片衰老进程中Chla和Chlb同步降解但是Chlb先还原为Chla导致Chla/b比值的上升并且认为衰老过程中的这种Chlb的还原是Chlb降解的一个早期的和不可避免的步骤

硫代硫酸钠及葡萄糖对蓝细菌Synechocystis sP.PCC6803脂及光合器组成的影响

本文通过对蓝细菌Synechocystis sp. PCC 6803在添加葡萄糖、Na2S203的BG-11培养基中的生长特性、脂类及脂肪酸组成、细胞低温荧光、色素组成进行分析测定，总结出如下规律： 当蓝细菌Synechocystis sp. PCC 6803在添加有葡萄糖的BG-11培养基中培养时细胞出现了一种新的糖脂（记为糖脂-x），在添加果糖、麦芽糖、乳糖等其它碳源的培养基中生长的细胞中也检测到糖脂-x糖脂-x的出现经推测是与活性氧相作用的产物，当在含糖的培养基中加入活性氧猝灭剂Na2S203时能有效地抑制糖脂-x的出现。糖脂一x的出现伴随着其它脂、尤其是双半乳糖甘油二酯(DGDG)的含量下降，这可能与细胞营养代谢类型的转变相适应。糖脂-x的出现使细胞适应异养生长条件，这时藻胆体(PBS)，光系统II(PSII)，光系统I(PSD降解，叶绿素消失。 糖脂-x经1H-NMR波谱术检测证实为甘油糖脂，经气质联谱分析其脂肪酸组成中含大量的枝链脂肪酸，12-甲基十四碳酸、12-甲基十五碳酸、12-甲基十六碳酸以及两种稀有的含氮脂肪酸。这些脂肪酸在添加高浓度葡萄糖的培养基中生长的．Synechocystis sp. PCC 6803中的单半乳糖甘油二酯(MGDG)也能检测到。ESI-MS以及P-SI-MS测定结果表明糖脂．x含一分子的脂酰基侧链以及两分子的己糖，半乳糖与葡萄糖。 对．Synechocystis sp. PCC 6803生长在不同浓度的葡萄糖与Na2S203培养基中脂类组成与脂肪酸组成进行比较，发现Na2S203能有效地增加膜脂中硫代异鼠李糖二酰基甘油(SQDG)和磷脂酰甘油(PG)的百分含量，培养基中同时添加葡萄糖时能抵消Na2S203的这一效应。此外，Na2S203能显著增加单半乳糖甘油二酯(MGDG)、双半乳糖甘油二酯(DGDG)中十六碳酸(C16:0)的百分含量，这一效应也能为葡萄糖恢复。Na2S203不能显著地改变SQDG中C16:0的百分含量，加入葡萄糖时能降低C16:0的百分含量。这些结果说明Na2S203可能充当一种还原剂使膜脂处于一种低的不饱和状态，同时加入葡萄糖时能降低Na2S203的还原力。此外，Na2S203还可作为SQDG合成中的硫供体。 用HPLC测定．Synechocystis sp. PCC 6803在添加不同浓度的Na2S203，葡萄糖的BG-11培养基中生长时的叶绿素与类胡萝卜素浓度，结果表明葡萄糖表现出对叶绿素与类胡萝卜素水平的抑制效应，Na2S203在低浓度时表现出对叶绿素与类胡萝卜素水平的促进效应，但在高浓度时表现出抑制效应。因此适当浓度的Na2S203的加入有利于维持蓝细菌在培养基中添加葡萄糖的生长条件下的低水平自由基，能使葡萄糖表现出促进细胞生长的特性。 通过测定Synechocystis sp. PCC 6803生长曲线中葡萄糖、Na2S203的浓度效应，结果表明葡萄糖在低浓度（例如5 mmoI.L-l）时表现出促进细胞的生长，在相对高的浓度表现出抑制细胞生长的效应。在培养基中同时加入Na2S203时可恢复葡萄糖对细胞的生长的促进效应。单独加入Na2S203表现出对细胞生长的抑制效应。这说明葡萄糖、Na2S203对细胞的生长存在着正的协同效应。

发状念珠藻光合特征及其在复水－失水过程中能量传递变化的研究

摘要 "发状念珠藻（Nostoc flagelliforme Born. Et Flah.），俗名发菜，是生长于干旱、半干旱土壤表面的陆生蓝藻，具有极强的抗旱能力。发菜光合作用方面的研究大多处于整体细胞水平，且研究手段非常有限。本实验对发菜光合特征进行深入研究，并探讨了发菜在干湿交替过程中能量传递的变化情况。 叶绿素和藻胆素是发菜细胞中两种主要的光合色素。发菜复水后光合活性完全恢复时，在室温（20℃）或低温（77K）下，其绝大部分的荧光是由于藻胆素被激发而产生。在室温下，大部分荧光来自藻胆体;当叶绿素被激发后，产生的荧光非常微弱。在低温下，藻胆素被激发后，荧光发射光谱中可分辨出藻胆蛋白、光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的发射峰;叶绿素被激发后，荧光发射光谱包括光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的荧光。相比之下，室温荧光发射光谱不适于用做发菜细胞光合作用方面的研究。 我们设计了一种新方法，从野生发菜细胞中分离得到类囊体膜及细胞质膜，并对其性质进行分析。发菜细胞外复杂的胶质结构使得现有破碎其它蓝藻细胞的方法无法破碎发菜细胞。通过实验发现，联合使用细胞破碎仪和毛地黄皂甙（0.3%）可有效破碎发菜细胞;并且毛地黄皂甙在低浓度下（≦0.5%），对色素与蛋白的结合不会造成破坏作用。随后，通过蔗糖密度梯度离心可将细胞质膜与类囊体膜分离。发菜类囊体膜的光谱性质与其它蓝藻相似。细胞质膜除结合有类胡萝卜素外，还结合有少量叶绿素前体。类囊体膜和细胞质膜膜脂及脂肪酸组成相似。其中，十六碳烯酸[16：1(9)]和亚麻酸[18：3(9,12,15)]是含量最高的两种脂肪酸，分别占总脂肪酸含量的三分之一左右。高含量的多不饱和脂肪酸可能和发菜极强的抗旱能力有关。 我们首次对发菜捕光色素蛋白复合物－藻胆体的组成和结构进行分析。发菜藻胆体为“3核＋6杆”的半圆盘结构。组成藻胆体的藻胆蛋白包括藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白。两个藻蓝蛋白六聚体通过连接肽组成藻胆体的“杆”结构。在“杆”结构中等量分布着两条连接肽（分子量分别为29kDa和34kDa）为杆连接肽和核杆连接肽。而“核”结构中核膜连接肽的分子量为103kDa。 发菜在无霜期，几乎每天经历一次复水－干燥过程：夜间的结露使发菜在黑暗中复水，而清晨太阳升起后，在光照下迅速失水进入休眠状态。我们研究了发菜在黑暗中的复水过程及在光照下失水过程中藻胆体与光系统能量传递的变化情况。发菜在黑暗中复水后，光系统Ⅱ活性无法恢复。藻胆体内及藻胆体与光系统Ⅰ的能量传递在5分钟内恢复;而藻胆体与光系统Ⅱ的能量传递只能部分恢复。我们设想，发菜在复水过程中通过双扳机－水和光－控制光合活性的恢复，以及在黑暗中部分恢复藻胆体与光系统Ⅱ的能量传递，将减少不必要的能量消耗与通过光合作用储备尽可能多的化学能－这两个生存策略有机的结合起来。发菜在光照下的失水过程中，光合活性在含水量降至90％前基本保持稳定，随后迅速下降。而在含水量达到150％后，藻胆体内的能量传递便开始受到抑制，并且随着含水量的降低，该抑制现象逐步加剧。这样，发菜在干燥过程中，通过抑制藻胆体内的能量传递，减少了传递到光系统Ⅱ反应中心的能量，从而避免了在光合活性下降过程中过剩光能对光系统Ⅱ产生的破坏作用。"

假根羽藻细胞色素b6f蛋白复合体中α-胡萝卜素的结构与功能

细胞色素b6f蛋白复合体（Cyt b6f）是光合链中连接两个光系统（PSII 和PSI）的中间电子载体蛋白复合物，其主要的生理功能是催化电子传递和质子跨膜转移，形成跨膜质子电化学梯度，为ATP的合成提供能量，在光合作用光能转化过程中占有很重要的地位。细菌和莱茵衣藻Cyt b6f的晶体结构已于2003年底获得了近原子水平的解析，但有关该复合物中两种色素（Chl a和β-Car）的生理功能及其机理尚无明确的解释。预计它们将成为今后几年的研究热点,因为揭示Cyt b6f蛋白复合体中Chl a和β-Car分子的生理功能对于进一步阐明光合作用高效转能及其调控的分子机理具十分重要的意义。鉴于目前尚未见到海洋绿藻Cyt b6f的报道，本文以海洋绿藻—假根羽藻（Bryopsis corticulans）类囊体膜上的Cyt b6f蛋白复合体为对象，对其中的类胡萝卜素的分子结构与生理功能进行了比较系统地研究。 首先，我们改进了原用于菠菜类囊体膜Cyt b6f的分离、纯化流程，在原流程的基础上增加了一次2 mol/L NaBr洗膜，彻底地去除了膜表面的杂蛋白;还调整了第二次硫酸铵分级沉淀时的饱和度，并将38-45%饱和度下的沉淀物确定为需要收集的Cyt b6f制剂。采用此改进的流程，我们首次从假根羽藻类囊体膜中分离纯化了高活性、高纯度的Cyt b6f制剂。SDS-PAGE分析的结果显示该制剂的4个多肽亚基 （Cytf 、Cyt b6 、Rieske[Fe-s]及亚基IV）的表观分子量分别为34.8、24.0、18.7和16.7 kD;Cyt b6 / f 比值接近2.0， 其纯度值为9.9 nmol cyt f/mg;其催化电子传递的活性 （C10-PQH2→PC）为73 e/s。HPLC 和共振拉曼光谱分析表明，假根羽藻Cyt b6f中的类胡萝卜素为α-胡萝卜素分子，它是一种在Cyt b6f中尚未报道过的类胡萝卜素。定量分析表明，每个假根羽藻Cyt b6f单体中全反式(all-trans)和9顺式（9-cis）α-胡萝卜素的含量分别为0.2和0.7个分子，另外还含有1.2分子的Chl a。CD光谱分析表明该9-cis-α-胡萝卜素处在一个不对称的蛋白环境中。TLC分析表明该制剂是一种缺脂的Cyt b6f蛋白复合体。 采用稳态荧光激发光谱，时间分辨吸收光谱及Chl a的光破坏实验对假根羽藻Cyt b6f中α-胡萝卜素的功能进行了研究。结果表明，Cyt b6f中α-胡萝卜素可以将它吸收的光能传递给Chl a，其能量传递效率为62.4%，提出α-胡萝卜素分子与Chl a分子之间的单线态能量传递是遵从Föster 机制进行的;α-胡萝卜素分子对Chl a分子有一定的光保护作用，这种保护作用是通过清除单线态氧来实现的。另外还发现Cyt b6f中的Chl a分子可能与其周围的氨基酸残基存在相互作用，认为这是其进行自我光保护的一种方式。 此外，还采用HPLC研究了光和暗交替对假根羽藻Cyt b6f中α-胡萝卜素构型的影响，并对假根羽藻Cyt b6f选择结合α-胡萝卜素的原因进行了初步的分析。

太行花属（Taihangia Yu et Li）种质资源的研究

本文报道了太行花属（Taihangia Yu et Li）的种群分布、生物学特性和离体培养的初步结果。 太行花种群由于环境和生物等方面的原因仅在太行山区有狭小分布。来源于不同地区种群的太行花其形态特征具有丰富的表型，在引种条件下更为显著。而酯酶同工酶和过氧化物酶同工酶分析进一步证实了其遗传的稳定性和同源性。 实验表明，太行花在北纬39°58'，最低温度-11℃的北京北京植物园，露地越冬正常。温度提高至40℃时生长发育受抑制而迟滞，以25℃最为适宜，增殖率最高。太行花对土壤的适应范围较广，在泥炭培养土上移殖的幼苗成活率达97.20%，主根须根发达，叶生长良好。不同强度光照处理12000Lux效果最好。 太行花生育期为230多天，生长积温为3763℃左右。物候期受环境条件和当年气候的影响，不同种群和个体之间有一定的差异。花的性别、花期和开花量等与纬度、海拔主要与温湿度相关。 太行花的茎尖、花芽、花梗、萼片、花瓣和叶子等外植体均能在MS附加不同种类和浓度植物激素的培养基中分化，其分化途径和分化效果因附加成分、外植体类别而异。在含有0.1mg/L IAA和0.5mg/L 6-BA的培养基中，不但能启动花芽正常生长、开花、形成合子胚，而且也能诱导花芽、花梗、茎尖产生花芽和营养芽。在芽的继代培养中，细胞分裂素能大量诱导芽的分化，最好的配比是0.5mg/L 6-BA、0.1mg/L ZJ;只含生长素时可以诱导生根或脱分化，其中生根最好的是0.5mg/L IAA;2.4-D单独使用时，能较好地使花芽、叶等脱分化，其最佳浓度为1.0mg/L。

大百合属间杂交亲和性、离体培养及耐热生理研究

本实验以大百合和百合东方杂种系“索蚌”为材料，对大百合、百合杂交的亲和性、大百合离体培养及其耐热性进行了研究，以期为大百合与百合杂交育种及相应的耐热百合材料的筛选、种质保存、新品种快繁及栽培应用提供理论依据。 　　以大百合为母本，百合为父本，对属间杂交授粉后花粉管的行为进行观察，结果表明：大百合与百合属间杂交授粉后，百合的花粉在大百合的花柱内的伸长过程中，出现少部分花粉管末端分叉、膨胀或变细，胼胝质大量不规则沉淀，及部分花粉管在伸长过程中受阻等不亲和现象，但大部分花粉仍能够正常萌发，穿过花柱道，进入子房，到达胚珠，且能够观测到早期的胚。虽然杂交亲和性与花粉管的行为有关，但杂交的成功与否还受到受精后诸多因素的影响，还需要从胚胎学和遗传学方面进一步探讨。 　　以大百合的鳞片、叶柄和子房为外植体，进行离体培养，结果表明：大百合的鳞片和叶柄外植体均可成功地诱导小鳞茎，叶柄相对更容易。鳞茎诱导小鳞茎的最佳培养基为MS＋NAA0.5－1.0mg/ml +BA2.5mg/ml +KT2.5mg/ml +蔗糖3%＋琼脂0.7%，28周后，每个外植体平均可以分化4-11个小鳞茎;叶柄诱导小鳞茎的最佳培养基为MS＋NAA1.0－2.0mg/ +BA2.5-3.0mg/ml +KT2.5-3.0mg/ml +蔗糖3%＋琼脂0.7%，26周后，每个外植体平均可以分化3-9个小鳞茎。同时也发现，用鳞茎作为外植体，污染率较高。在大百合的子房离体培养实验中发现：BA和KT 是影响大百合子房分化途径的关键因素，其浓度分别为0.1-1.0mg/L、2.0-4.0 mg/L和高于4.0mg/L时，外植体分别分化为愈伤组织、芽和叶。外植体分化的基本培养基以N6、B5为佳。愈伤组织诱导小鳞茎的最佳培养基为MS+0.1-0.5mg/L NAA +2.5mg/L BA+2.5mg/L KT +10%蔗糖+0.7%琼脂。在1/2MS +3%的蔗糖+0.7%琼脂+1%活性炭的生根培养基上，生根率为100%。炼苗一周后移栽，长势良好。 　　对长至5－6片真叶的大百合植株在不同高温（30℃、35℃和40℃）下，分别进行4h、10h及24h(热胁迫10h，然后在22℃对照温度下缓苗14h)的热胁迫处理，测定了不同处理下，植株的净光合速率（Pn），实际光化学效率（φPS2），最大光化学效率（Fv/Fm）和叶片的相对电导率，游离脯氨酸含量，可溶性蛋白含量，以及叶片中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶(CAT)的活性。结果表明：大百合对30℃的高温胁迫有较好的适应能力，表现为可溶性蛋白、游离脯氨酸等渗透调节物质的积累，抗氧化酶活性的提高，以及缓苗后细胞膜的自我修复和光合能力的恢复;随着胁迫温度的升高（35℃、40℃）和胁迫时间的延长（4h、10h），大百合一方面对高温胁迫做出了积极的响应，另一方面，光系统的光合能力，细胞膜的稳定性，抗氧化酶的活性，也受到了一定程度的伤害，在缓苗后,细胞膜的稳定性、细胞的渗透势、抗氧化酶的活性等都在一定程度上得到恢复。 　　

濒危植物大花黄牡丹种子休眠与萌发特性研究

本文以中国极危种大花黄牡丹种子为研究材料，对其种子生物学、休眠与萌发特性进行研究，采用变温层积和激素处理解除种子休眠，并通过生物抑制物测试、胚培养、激素含量动态变化的测定，研究种子休眠的原因，从根本上解决了大花黄牡丹迁地保护过程中种子繁殖的技术难题，并初步探讨了大花黄牡丹致濒因素与种子休眠及萌发特性的关系，结果表明： 1.大花黄牡丹种子饱实度高，活力强，种皮较坚硬，但不存在吸水障碍，干燥条件下易因失水而丧失活力。迁地保护冷室中盆播18个月方可出苗，出苗率约4%;变温层积实验表明该种具有典型的下胚轴休眠和上胚轴生长抑制。 2.胚组织培养表明：带胚乳和种皮的胚不能萌发，剥除种皮和胚乳后，胚根可萌发，胚芽不生长，GA3处理上胚轴可促进生长，说明种皮和胚乳是导致大花黄牡丹种子下胚轴休眠的关键因素，而上胚轴生长抑制与胚本身关系更密切。 3.抑制物质提取实验表明：大花黄牡丹种子胚乳、种皮、胚等各部位的浸提液均存在抑制小白菜种子萌发的物质，且抑制作用依次增强，说明胚乳和胚是其下胚轴休眠的主要原因。经过暖层积（15 ℃/90 d）种子（未解除上胚轴生长抑制）的胚根、子叶、胚轴浸提液对小白菜和已解除休眠的大花黄牡丹种子的萌发均有不同程度的抑制作用，并依次减弱，说明种胚本身的抑制物质是导致生理休眠的主要原因。 4.变温层积处理和外源激素实验表明：新鲜种子采收后15 ℃暖层积3个月生根率可达85%，下胚轴休眠解除对温度要求严格，高于或低于15 ℃及变温条件均不利于下胚轴萌发;暖层积90d、根长大于6 cm种子再经过60～80 d/ 5 ℃冷层积，即可有效解除大花黄牡丹种子上胚轴的生长抑制，出芽率达80%，最终出苗率68%。不同浓度GA3及不同处理时间促进上胚轴伸长实验结果显示，GA3　400 mg/L浸种根长大于1.5 cm的种子2 h，出芽率可达100%，可以完全解除上胚轴的生长抑制作用。 5.休眠萌发过程中种子各部位内源激素含量动态变化分析结果说明，初始状态脱落酸含量高是导致大花黄牡丹种子下胚轴休眠、上胚轴生长抑制的主要原因之一，且上胚轴抑制与子叶、下胚轴和根的脱落酸含量密切相关;同时认为种子各部位初始生长素含量水平低是导致其休眠的另一个主要原因;变温层积过程中胚各部位脱落酸含量的急剧下降和生长素的迅速升高是解除休眠的关键;同时发现赤霉素在解除休眠和促进萌发过程中起着重要的促进作用，外源GA3能够有效地打破上胚轴的深度休眠。玉米素核苷在休眠与萌发进程中变化趋势与生长素和赤霉素相似，说明其对种子胚根和上胚轴的萌发和生长具有一定的促进作用。

芍药花色形成的化学机制及其化学分类研究

本文以9 个芍药野生种（15 份种质）、104 个品种及2 个牡丹芍药组间杂种的花瓣为材料，利用液质联用技术鉴定了花瓣中的色素成分并探讨了芍药花色形成的化学机制和化学分类法。 结果表明，芍药花中主要含有5 种花青素，即芍药花素-3，5-二葡糖苷（ peonidin-3,5-di-O-glucoside ， Pn3G5G ）; 矢车菊素-3 ， 5- 二葡糖苷（ cyanidin-3,5-di-O-glucoside ， Cy3G5G ）; 天竺葵素-3 ， 5- 二葡糖苷（ pelargonidin-3,5-di-O-glucoside ， Pg3G5G ）; 芍药花素-3- 葡糖苷（peonidin-3-O-glucoside，Pn3G）和矢车菊素-3-葡糖苷（cyanidin-3-O-glucoside，Cy3G）。此外，3 种微量的花青素首次在芍药中发现：它们分别为芍药花素-3-葡萄糖-5-阿拉伯糖苷（peonidin-3-O-glucoside-5-O-arabinoside，Pn3G5Ara）、矢车菊素-3- 葡萄糖-5- 半乳糖苷（ cyanidin-3-O-glucoside-5-O-galactoside ，Cy3G5Gal）和天竺葵素-3-葡萄糖-5-半乳糖苷（pelargonidin-3-O-glucoside-5-Ogalactoside，Pg3G5Gal）。特征花青素Cy3G5Gal 和Pg3G5Gal 仅在新疆芍药（Paeonia anomala L.）及其亚种川赤芍（P. anomala subsp. veitchii(Lynch) D. Y.Hong & K. Y. Pan）中被检测出来，表明它们属于同一个种。Pn3G5Ara 仅存在于欧洲的野生芍药花瓣中，表明中国野生芍药和欧洲芍药的花青素代谢途径不同。 芍药花瓣中主要含有11 种花黄素，均为黄酮醇类物质。包括栎精-3，7 二葡糖苷（ quercetin-3,7-di-O-glucoside ）、山奈酚-3 ， 7 二葡糖苷（kaempferol-3,7-di-O-glucoside）、异鼠李素-3，7 二葡糖苷（isorhamnetin-3,7-di-Oglucoside）、栎精-3-O-(6”-没食子酰基)-葡糖苷 [quercetin-3-O-（6”-O-galloyl）-glucoside] 、栎精-3- 葡糖苷（ quercetin-3-O-glucoside ）、山奈酚-7- 葡糖苷（ kaempferol-7-O-glucoside ）、山奈酚-3-O- （ 6”- 没食子酰基） - 葡糖苷[kaempferol-3-O-（6”-O-galloyl)-glucoside]、异鼠李素-3-O-（6”-没食子酰基）-葡糖苷 [isorhamnetin-3-O- （ 6”-O-galloyl ） -glucoside] 、山奈酚-3- 葡糖苷（kaempferol-3-O-glucoside）、异鼠李素-3-葡糖苷（isorhamnetin-3-O-glucoside）和山奈酚-丙二酰葡糖苷（kaempferol-malonyl-glucoside）。此外，查耳酮在黄色的栽培品种‘黄金轮’和牡丹芍药组间杂交种‘伊藤杂种’中首次被检测到。其化学结构为查耳酮-2’-葡糖苷（chalcononaringenin 2’-O-glucoside），它是花瓣表现出黄色的主要色素，它与黄色牡丹野生种‘滇牡丹’（P. delavayi Franchet）花瓣中主要黄色色素成分一致。 通过对所有芍药野生种和栽培品种的色素分析，研究发现花青素是芍药花瓣中主要的色素，其中Pn3G5G 是花瓣中含量最高的花青素苷，其次为Cy3G5G。3G 型糖苷仅在少数品种中检测出来。此外，黄酮醇是芍药花瓣中重要的辅助色素。山奈酚苷是花瓣中含量最高的黄酮醇类，其次是栎精。 多元线性回归分析的结果表明，芍药花色的形成主要与花瓣中Pn3G5G、Cy3G5G 和Pg3G5G 的含量及总花青素量（TA）有关。根据8 种花青素结构与花色组成，将国内的野生种和大部分品种进行了化学分类：所有样本聚成3 大类，聚类后的树状图与其花色、花色素组成数据相一致，直观反映了野生种和栽培品种花色形成的化学背景和表型相似性程度。 芍药成色机理和化学分类的初步研究，对芍药新花色育种具有重要意义：芍药鲜红色花的育种中，育种亲本应具有高的Cy3G 含量、低的辅助色素效应指数。选育深紫色花或紫黑色花的品种，亲本应具有高的Pn3G5G 含量和低的Pg3G5G 含量。