68 resultados para Cyt b6f

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采用改进的的分离纯化方法从菠菜叶绿体中获得了纯度和活性、Chl a 和β-carotene含量较高的Cyt b6f制剂。利用吸收光谱、CD光谱和共振喇曼光谱对Cyt b6f蛋白复合体中的β-carotene分子的构型及构象进行了研究。结果表明,无论是结合在蛋白复合体上还是处于自由状态,该β-carotene都是一种特殊的9-顺式构型的分子;在蛋白复合体中,该9-顺式β-carotene存在于一种不对称的蛋白环境中,但从喇曼光谱中没有观察到构象扭曲现象。SDS处理前、后的荧光激发光谱和光破坏的研究表明Cyt b6f中的β-carotene不能有效地向Chl a传递光能,但对Chl a具有明显的光保护功能,因而说明β-carotene分子是Cyt b6f的天然结构和功能成分。根据这些实验结果和文献的有关报道,提出了β-carotene在Cyt b6f中可能的光保护机理模型,,即在Cyt b6f中,Chl a不是单线态氧的主要发生源,单线态氧主要由Rieske[Fe-s]中心产生,β-carotene不具有直接淬灭Chl a三线态的功能,其主要功能是作为抗氧化剂抵御Rieske[Fe-s]中心产生的单线态氧对Chl a的攻击,从而保护Cyt b6f中Chl a免受强光照射的破坏。 利用非变性凝胶电泳和硫酸铵沉淀对Chl a在Cyt b6f中的结合和解离现象进行了研究,观察到Chl a的解离与Rieske蛋白的解离及Cyt b6f复合体单体化的关系比较密切,膜脂能够有效地抵制这三个过程的发生,推测膜脂的作用位置位点可能位于Cyt b6f二聚体中两个单体之间的交界处。色素重组实验表明缺失Rieske[Fe-S]蛋白的Cyt b6f单体不能有效的和Chl a重组。 利用从菠菜叶绿体中分离纯化出的缺脂Cyt b6f与从菠菜类囊体分离纯化的膜脂进行体外重组,检测了不同膜脂对Cyt b6f催化电子传递活性的影响。结果表明:被检测的五种膜脂单半乳糖基甘油二酯(MGDG)、双半乳糖基甘油二酯 (DGDG),磷脂酰胆碱(PC),磷脂酰甘油(PG)和硫代异鼠李糖基甘油二酯(SQDG)对Cyt b6f催化电子传递的活性均有明显的促进作用,但促进的程度各不相同。不带电荷的MGDG和DGDG及分子整体呈电中性的PC对促进Cyt b6f催化电子传递的活性非常用效,最适条件下可分别使其活性提高89%、75%和77%;而带负电荷的PG和SQDG的活性促进作用则相对较弱,最适条件下仅可使其活性分别提高43%和26%。由此可见,膜脂对Cyt b6f活性的促进作用可能与这些膜脂分子的带电性质密切相关。

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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。

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细胞色素b6f蛋白复合体(Cytochrome b6f complex, Cyt b6f)是光合膜上参与光合作用原初反应过程的主要膜蛋白超分子复合体之一。莱茵衣藻和嗜热蓝细菌的Cyt b6f三维晶体结构均显示,每Cyt b6f单体分子含有1分子Chlorophyll a (Chl a ),充分肯定了Chl a 是Cyt b6f天然成分的观点(Kurisu et al,2003;Stroebel et al,2003)。研究表明不同来源的Cyt b6f中Chla单线激发态寿命(或荧光寿命)并不一样,多数的研究结果认为Cyt b6f中Chla单线激发态寿命只有200ps左右,但是也有Cyt b6f中Chla单线激发态寿命为~600ps的报道;而甲醇中游离Chl a 的单线激发态寿命为4ns左右。针对Cyt b6f中Chla单线激发态寿命快速淬灭的现象,Dashdorj 等(2005)根据晶体结构推测Cyt b6f中Chla单线激发态和邻近的Cyt b6亚基上Tyr105残基发生电子交换传递,从而快速淬灭Chla单线激发态,减少了三线态Chl a和单线态氧的产生,并且认为这是Cyt b6f保护自身不受单线态氧破坏的一种机制,但是这一推测缺乏有力的证据。另外,Cyt b6f中Chla的功能仍然未知。本文以菠菜Cyt b6f为对象,结合多种实验手段,测定了菠菜Cyt b6f中Chl a单线激发态寿命,并对复合体中Chl a 单线激发态淬灭的机理进行了深入研究。此外,我们还对复合体中Chl a 可能的功能进行了初步地探讨。获得了如下的结果: 1.针对不同来源的Cyt b6f中Chla单线激发态寿命(或荧光寿命)测定结果不同的报道,仔细分析了其中的原因,发现除了样品来源的差异外,使用不同的去垢剂可能是一个不可忽视的因素。在实验中,不同的研究者分别采用了十二烷基麦芽糖苷(n-Dodecyl β-D-maltoside,DDM,)和八烷基葡萄糖苷(n-Octyl β-D-glucopyranoside,β-OG)作为溶解样品的去垢剂。因此,本文借助稳态吸收和稳态荧光光谱、瞬态光散射技术,CD光谱和亚皮秒时间分辨吸收光谱等技术,分别研究了这两种去垢剂对Cyt b6f结构和功能的不同影响。结果表明,DDM去垢剂能使Cyt b6f处于较好的分散体系中,其中血红素和Chl a分子处于特定的蛋白环境中,不会导致Cyt b6f变性;而β-OG去垢剂会使Cyt b6f产生聚合现象,其中的血红素和Chl a与蛋白环境的相互作用减弱,和DDM相比其电子传递活性显著降低,Chl a单线激发态寿命延长,Chl a更容易被光破坏。通过这一工作,我们优化和确定了Cyt b6f的溶解条件,为下面的研究工作打下了良好的基础。 2.利用Tyr的特异性修饰剂p-Nitrobenzenesulfonyl Fluoride(NBSF)对Cyt b6f样品进行特性修饰,经原子吸收谱、荧光谱、CD谱、质谱等方法对修饰后的样品进行鉴定,并结合时间分辨飞秒吸收光谱技术,测得修饰后的样品在660nm激发下Chl a 单线激发态寿命延长,从而在实验上提供了Tyr与淬灭Chla单线激发态有关的证据。但是对Cyt b6f 中Chl a瞬态吸收图谱仔细研究表明,菠菜Cyt b6f 中Chl a单线激发态快速淬灭过程中并没有发现Tyr与Chl a 之间发生电子传递时所形成的Chla•¯。以上结果表明,Cyt b6f 中Chl a单线激发态快速的淬灭确实和邻近的Tyr105有关,但是与Dashdorj 等提出的Chla单线激发态和Tyr105残基发生了电子交换传递从而淬灭Chla单线激发态这一想法不符,关于这一问题值得进一步深入研究。 3.红光和绿光对Cyt b6f 照射,Cyt f可以被还原,并且红光比绿光更容易使Cyt f 还原,暗示Cyt f 的还原与Chl a 的关系密切,有可能是Chl a 被激发后,其被激发的电子传给Cyt f。对这一现象的进一步研究表明,Cyt b6f在光照条件下,Cyt f 的还原与体系内C10-PQ库的氧化还原状况相关,氧化型的C10-PQ可能介导电子从Chla传向Cyt f。由于在体内质体醌库的氧化还原状态往往决定Cyt b6f 的氧化还原状态,而通过对Cyt b6f不同氧化和还原状态的吸收谱和荧光谱的研究表明,氧化态和还原态的Cyt b6f 中,Chl a 与蛋白的结合状态是有差异的。这些差异可能暗示着Chl a 分子在行使其功能时与复合体的氧化还原状态是有关系的。通过以上的结果,对Cyt b6f中Chl a 可能的功能进行了假设。 4.此外,我们还发现Cyt b6f具有明显的过氧化物酶活性。在0.1 mmol/L乙酸钠缓冲液,pH3.6,25℃,[H2O2] <40mmol/L的条件下,其催化反应的速度常数为kobs=26±1.2M•s-1;对H2O2的Km 值为50mmol/L,对guaiacol的Km 值为2mmol/L;反应的最适pH为3.6,最适离子强度为0.1,最适温度为35℃。推测Cyt b6f的这种过氧化物酶活性可能是在胁迫环境下使Cyt b6f中的血红素和Chl a 分子免受H2O2的破坏。

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采用柱层析法从菠菜叶绿体中分离纯化得到高等植物光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心色素蛋白复合体Dl/D2/Cyt b559,并对其性质,特别是光破坏作用的分子机理进行了研究。主要结果如下: 1、PSⅡ反应中心复合物所含的色素比大约为Chla/2 Pheo a=6.0。其四阶导数光谱在红区有两个峰,表明该反应中心至少存在两种结合状态的Chla。 2、Dl/D2/Cyt b559复合物的荧光相对产率及发射光谱的谱带位置与样品的浓度直接相关。只有当样品的浓度达到足够稀的程度(Chla和Pheo a总浓度小于1μg/ml),才能得到较真实的荧光光谱,其峰位在681nm处。 3、Dl/D2/Cyt b559复合物的CD光谱在红区(Qy带)有一对反向谱带,正蜂为680nm,负峰为660nm,而在β-胡萝卜素的吸收区没有明显的CD信号。当该反应中心复合物受光破坏后,CD信号明显下降,而且当正峰完全消失后,负峰仍然存在,说明负峰不仅包含P680 的信号,也包含其它色素分子的信号,很可能有部分来源于Pheo a。 4、Dl/D2/Cyt b559复合物在488nm处激发的共振拉曼光谱显示四个主要谱带,其峰位分别在1532(ν1)、1165(ν2)、1010(ν3)和970cm-1(ν4)处,表明PSⅡ反应中心结合的B-胡萝卜素分子是全反式构型。Dl/D2/Cyt b559复合物的色素抽提液的拉曼光谱也显示四个主要的拉曼峰,其中ν4谱带的强度急剧下降,说明PSⅡ反应中心内部结合的β-胡萝卜素分子与抽提液中自由的β-胡萝卜素分子的构象不同,而与光合细菌反应中心内部的类胡萝卜素分子的构象相似,其共轭多烯链的平面也处于扭曲状态。 5、光照使PSⅡ反应中心的原初电子供体P680受到破坏,在光照后的暗放置过程中P680分子继续受到破坏,表明在光照过程中很可能有一个相对稳定的反应中间体产生,以至于光照后暗放置过程中Dl/D2/Cyt b559复合物的光谱特性继续发生变化。也就是说,PSⅡ反应中心Dl/D2/Cyt b559复合物的光破坏不是一步反应,而是一个多步反应或多条途径。 6、光照使Dl/D2/Cyt b559复合物中的组氨酸(His)残基受到很大程度的破坏,甲硫氨酸(Met)残基的含量也略有下降,而其它氨基酸的含量基本保持不变。His残基的破坏很可能与光照后暗放置过程中Dl/D2/Cyt b559复合物的光谱特性变化相关。我们认为His残基的光照破坏很可能是Dl/D2/Cyt b559复合物受光照破坏的另一分子机理。 7、人工电子受体癸基质体醌(DPQ)可以与Dl/D2/Cyt b559复合物进行重组。Dl/D2/Cyt b559复合物的荧光衰减分析表明,在DPQ重组之后,两个长寿命荧光组分(24ns和73ns)的寿命减小,而且占整个荧光的分数也下降,表明这两个长寿命荧光衰减组分均来源于电荷重组过程。同时,β-胡萝卜素分子在DPQ重组之后更易于被光照破坏,这个过程可能与β-胡萝卜素分子的生理功能相关。 8、在没有外加人工电子受体的情况下,光照使DDl/D2/Cyt b559 复合物的多肽组成发生一定变化。SDS-PAGE图谱中出现一个约40KDa的新谱带,同时Dl与D2多肽的表观分子量增加,谱带染色强度下降。 9、本文根据以上实验结果,着重对Dl/D2/Cyt b559复合物光破坏的分子机理进行了分析和讨论,并在D1蛋白裂解的两种可能途经中又增加了一个新的可能导致Dl蛋白裂解的途径,即:His残基的光照破坏可以作为Dl/D2/Cyt b559复合物光破坏及Dl蛋白裂解的又一分子机理,这为深入研究PSⅡ反应中心的光破坏提供了新的线索,也为今后研究活体内光抑制现象的分子机制打下了良好的基础

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高等植物基因表达过程中的信号传导是目前植物分子生物学研究的前沿和热点之一。不少研究者已将脱落酸、乙烯、细胞分裂素及其它植物激素的作用一起归之于植物基因表达的信号传导系统。细胞分裂素作为—类重要的植物激素在植物的生长和发育过程中起重要的调节控制作用。因此研究细胞分裂素的基因与植物发育过程的关系是十分重要的。 为研究细胞分裂素对植物基因表达的调节,本文从转录和翻译水平上测定了黄瓜子叶在外源细胞分裂素诱导下微管蛋白基因表达的活性。发现经BAP处理的黄瓜子叶中α,β-tubulin mRNA迅速积累,微管蛋白的含量迅速增加。这表明外源细胞分裂素在诱导黄瓜子叶膨大的过程中激活了微管蛋白基因的表达。 为探索不同启动子驱动下的细胞分裂素基因转入植物后的表达对转基因植物生长发育的调控,本文将来自根癌农杆菌的细胞分裂素基因(T-cyt)分别置于CaMV 35S启动子,rbc S启动子和T-cyt基因自身启动子的调控下,构建了嵌合表达质粒,分别转化烟草和马铃薯。转基因烟草和马铃薯的PCR检测和Southern杂交鉴定均证实T-cyt基因已分别整合进烟草和马铃薯的核基因组中。标志基因NPTⅡ的酶活性测定表明有外源基因的表达。转基因烟草的Northern分析表明:CaMV 35s启动子驱动的T-cyt基因的mRNA在叶、茎和根中均有表达;rbc S启动子指导的T-cyt基因在叶中表达最强,茎中较弱,在根中几乎没有表达。转细胞分裂素基因的烟草在生长发育上与未转化的对照相比有明显不同。转基因烟草中叶绿素a,b含量明显增加,叶面积减小,叶衰老迟缓。T-cyt基因转化的烟草顶端优势受到抑制,侧芽生长旺盛;与对照相比,其节间短,株高降低,根生长受抑制。 本文还构建了T-cyt基因自身启动子与报告基因GUS编码区的嵌合表达质粒,转化烟草和马铃薯以研究T-cyt启动子在植物中的表达。组织化学定位测定表明,T-cyt启动子在植物的茎,叶中的表达较强,特别是在腋芽的生长点有很高的表达活性,但在根中的表达较弱。诱导性表达试验表明,T-cyt启动子的表达强度受细胞分裂素的诱导,而生长素对T-cyt启动子的表达无明显影响。这提示T-cyt启动子是一个细胞分裂素诱导性表达的启动子。 总之,将T-cyt基因转入植物,作为调节内源细胞分裂素的一种手段,可以对植物的生长发育进行调控。尤其是利用发育阶段特异性和各种器官特异性表达的启动子可以调节T-cyt基因的表达活性,有可能创造出具有经济价值的、具有新遗传特性的植物。

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Cyt b-559是光系统II反应中心的成分之一,它由亚基和亚基组成的。在Cyt b-559中,血红素辅基与两个亚基中的组氨酸连接成有功能的蛋白,并维持PSII的功能稳定性。前人曾将与血红素相连的His突变,导致Cyt b-559功能和PSII稳定性的丧失。基于此研究,本文采用定点突变技术,将亚基中与His23位置最近的上游氨基酸Arg18分别用Gly和Glu取代,下游氨基酸Ser24用Phe取代,获得了衣藻Cyt b-559的突变体。对突变体的分析,有以下新结果:突变体都能进行光合自养,但无论在异养培养基上还是自养培养基上,和对照相比,其生长速度非常缓慢; PSII的活性分析,表明PSII的放氧活性为野生衣藻细胞的50%~80%, Fv/Fm 的荧光参数为40%~70%;对突变体进行强光(1000μE•m-2•s-1)照射,10min后,其放氧活性都降低为0,而野生型衣藻还保持35%的活性;提取类囊体膜蛋白,进行SDS-PAGE电泳和Western-blotting分析,显示突变体的膜蛋白与对照无显著差异。这些结果说明对围绕血红素环境的固有氨基酸的改变,虽然并没有明显影响类囊体膜蛋白的表达和组成,但是却影响了衣藻细胞的生长和PSII的活性,增加了衣藻细胞对强光的敏感性,降低了衣藻细胞自身的光保护能力。这说明靠近血红素配位环境的氨基酸Arg和Ser,尤其是Arg,对Cyt b-559的功能维持不可缺少,对于维持PSII的活性也很重要。

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疣螈属的红瘰疣螈(Tylototriton shanjing)和棕黑疣螈(T.verrucosus)的物种界限一直不清楚.测定了来自中国西南地区14个地点的T.shanjing和T.verrucosus共40只标本的线粒体DNA Cyt b基因(753 bp).结果表明:(1)用邻接法、最大简约法和贝叶斯法等3种系统发育分析法分别重建棕黑疣螈种组系统发育树的拓扑结构不支持T.shanjing是单系群;(2)T.shanjing与T.verrucsus的mtDNA Cyt b序列差异平均值仅为1.2%.未达到种级水平.因此,全部T.shanjing样品都属于同一个物种,即T.verrucosus,不支持T.shanjing的物种地位,T.shanjing为T.verrucosus的同物异名,并建议恢复T.verrucosus的中文名红瘰疣螈.根据基于40个样品Cvt b基因序列的系统发育树和遗传变异以及地理分布,这些红瘰疣螈(T.verrucosus)样品聚为3支,即中国西南地区的红瘰疣螈可分为片马、滇中滇西和滇东南3个地理居群.

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测定了来自黄河上游和柴达木盆地托索湖的裸裂尻鱼共16个个体的Cytb基因全序列(1141bp),探讨了种群结构和遗传多样性。用MEGA2.1软件分析了碱基组成和序列变异;以青海湖裸鲤、花斑裸鲤和极边扁咽齿鱼为外类群,用PAUP*4.0b10程序构建了单倍型NJ树;用Arlequin Ver.2000程序计算了群体间遗传变异值(Fst)和Nm值以及群体分化概率值。结果显示,来自柴达木水系托索湖的裸裂尻鱼没有形成单系群,Fst=0.204(P<0.05),Nm=1.95。初步判断,黄河和柴达木水系托索湖的裸裂

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It is discovered that SBA-15 (santa barbara amorphous) can provide the favorable microenvironments and optimal direct electron-transfer tunnels (DETT) of immobilizing cytochrome c (Cyt c) by the preferred orientation on it. A high-redox potential (254 mV vs. Ag/AgCl) was obtained on glassy carbon (GC) electrode modified by immobilizing Cyt c on rod-like SBA-15. With ultraviolet-visible (UV-vis), circular dichroism (CD), FTIR and cyclic voltammetry, it was demonstrated that immobilization made Cyt c exhibits stable and ideal electrochemical characteristics while the biological activity of immobilized Cyt c is retained as usual.

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用Triton X--100增溶菠菜叶绿体,分离到高放氧活性的PSII颗粒。对增溶过程中的缓冲液pH Triton与叶绿素比例、Na~+ 浓度等因素进行分析,结果表明各因素相互间作用不大;pH的最佳范围为6.7~7.1。制备的PS-II颗粒放氧活性达210μmoles/mgchl.hr、DCIP→MV的光还原活性约为54μmoles O_2/mgchl.hr. P700与叶绿素比例为1/1900。放氧活性相当稳定,在0℃水浴保存的活性半衰期为80小时左右。该PSII颗粒的多肽分子量主要分布在68、56、46、34、28.5、25、20和17KD区域,其中25KD多肽占总蛋白质含量的40%经上。上述PSII颗粒经胆酸钠或Tris处理后,放氧活性和DPC→DCIP的希尔反应活性都有不同程度的下降,同时有一些蛋白质被抽提。胆酸钠抽提到的组分是65、58和15KD多肽;Tris则对34KD多肽的抽提作用最为显著。本文初步讨论了这些多肽与PSII氧化侧的关系。文中缩写:Tris-三羟甲基氨基甲烷;EDTA-乙二胺四乙酸;Tricine-一三(羟甲基)甲基甘氨酸;HEPES--N-2-羟乙基呱嗪-N-2-乙磺酸;DTT-二硫苏糖醇,DMBQ:2,5-二甲基对苯醌;DCIP-一二氯酚靛酚;ASC-抗环血酸;DPC-NN二苯氨基脲;MV-甲基紫精;SDS-十二烷基磺酸钠;Chl-叶绿素;LHCP-捕光色素蛋白复合体;PS-光系统;RuBP-二磷酸核酮糖;CF-叶绿体偶联因子;DCMU-二氯苯基二甲脲;Cyt-细胞色素。