全 文 ：辽宁师范大学学报 `自然科学版 , JO U R N A L O F L IA O N IN G N O RM A L U N IV E R S IT Y
一九八七年第三期 N a t u r a l S e ie n e e E d 〔t i o n 取 3 19 8了
醉羽藻 (B r y o p 、 i、 h y p n o id e 、 )叶绿体
光还原活性研究
李建之 姚南瑜 程爱华
(生 物 系 )
作者用醉羽藻制备出可用于研究光合机制的叶绿体悬浮液 。 用这种制备液做了M n 忿于和温度对
叶绿体光还原活性影响的研究 , 发现 M n : +在 1。 “ 4 M 附近具有促进光还原的作用 , 用 30 ℃海水对藻
体予处理明显地抑制离体叶绿体的光还原 作用。
关镇词 ; 鲜羽 藻 , 叶绿体分离 , 光还原 。
研究离体叶绿体的光合反应已有多年历史 。 前人多从菠菜 、 豌豆等陆生植物及单细
胞藻制备叶绿体 , 极少采用多细胞藻类 。 这主要是因为多细胞藻质地坚韧不易磨碎 , 在
制备叶绿体过程中易损伤叶绿体之故 13 。 19 7 3年 M or d ec h a y S c h o fn c ld 等注意到当管藻
叶绿体被引进动物细胞中仍表现出极大的生理活性的稳定性 , 所 以 他用松藻 (C od l’u m
V叮m t’l a 。 )制备了叶绿体 , 并探讨了它的光合反应特性 5l[ 。 除此之外也有人以绿藻的刺
松藻 ( C o d i u m f : a g f l e ) 、 伞藻 ( A e e t a b: l a , t’a s P ) 、 荻藻 ( C a u l。 , P a s P )制备出 T 具有完整膜
的 A型叶绿体 , 但用这些叶绿体所做的研究还很不够 21[ 。 我们发现与松藻同属管藻 目的
醉羽藻 ( B yr oP is : 甸 Pon id es ) 具有大型叶绿体 , 用它制备叶绿体不需经过研磨等剧烈手
段 , 容易保持叶绿体的完整性 。 经过对反应介质和方法的探讨 , 用它制备出了叶绿体悬
浮液 , 测定了其光还原活性 , 并研究了锰离子对光还原活性的影响和温度与保存叶绿体
活力之间的关系 。
材 料 和 方 法
1
. 反应介质
( 1 ) 研磨液 : 山梨醇 0 . 5M 、 Na C I兰0 . 2 2M 、 M g C12 o . o o 5M 、 Na 一PZq · 1 0 H p
。
0 1M
。
临用时用盐酸调尹值至 7 . 7 , 加入异抗坏血酸钠使其最终浓度达 0 。 0 2M 。
( 2 ) 悬浮液 ; 山梨醇0 . 5M 、 aN C l o , 2 2 M 、 M g C I: 0 . 0 o 1M 、 M n C l: 0 . 0 0 1M 、
ED T A O
。
0 0 2M
、
H E P E S 0
.
o 5M (用 Na 0 11 调 PH 至 7
.
7 )
。
2
. 叶绿体悬浮液制备
取鲜羽藻 5 9 剪碎 , 加 15 ml 研磨液 , 用玻璃棒搅拌至液体呈深绿色 , 用 4 层纱布过
滤 。 取滤液 , 低速离心 ( 1 0 0 0转 /分 ) 0 . 5 ~ 1分钟 。 取上清液 , 再低速 离心 ( 1 0 0 0转 /分 )
2 分钟 。 取沉淀 , 用悬浮液 2m l重悬浮 。
3
。 测定方法
叶绿素浓度 , 原则上按阿侬法测定 。 叶绿体对二氯酚靛酚 ( D C IP )P 的光还原 , 原则
上按陈绍令的方法测定 。 具体做法如下 : 1
取 50 川叶绿体悬浮液放到 15 m l 80 % 丙酮水溶液中 , 过滤 , 滤液用80 % 丙酮定容至
Z Om l
。 在 6 5 2 n m下测吸光度 ( A ) 。 据下式求出 x ( x 代表原悬浮液中含有 1 0 雌 叶绿素的
体积 产I 数 ) 。
ù,曰
9一蝙一X
取悬浮液 7 m l 、 0 . 1% D C P IP 溶液 l m l 及叶绿体重悬浮液 x4 拜l 混合 , 再用研磨
液定容至 10 m l 。 取上述溶液 2 份各5m l , 分别放于一比色皿中。 其中一个放于暗中 , 另
一个立即在灯光下照光 2 分钟 。 用悬浮液调透光率 10 % , 在 6 2 0 n m 光下分别测定黑暗
及光下放置的比色皿中溶液的吸光度 ( A ) 。
= △C ( D C P IP变化的摩尔数 ) , 其中△A相当于 2 分钟内光下和暗中
即叶绿体在光下还原 D C P IP 的活性 。
一Ug、二了卫土
2一9自按照公式
吸光度之差 。 最后求出 D CP I p 召m o l e / h r /m g c h l
结 果 及 讨 论
试验结果如表 i 、 2 及 3 。
表 1 碑羽燕叶绿体光还原活性变化与沮度和老化的关系
活性 ( D C p IP 召m o l e · m g c h l一 ` · h r 一 ’ ) 及活性比率% (括号内 )
3 0 ℃ 2 0 ℃ 0 ℃
2 1 6 ( 1 0 0 % ) … : 1 6 ( 1 0 0% )
2 1 6 ( 1 0 0 % ) 2 1 6 ( 1 0 0% )
`
2 1 6 ( 1 0 0 % ) } 2 1 6 ( 1 0 0% )
1 7 3 ( 8 0% )
{
2 1 0 ( 9 7% )
1 7 5 ( 5 0% )
{ 2 1 0 ( 9 7% )
2 7 3 ( 8 0夕石) … 1 8 3 ( 8 4% )
1 5 1 ( 7 0% )
{ 1 6 0 ( 7 4% )
0 一 1 4 0 ( 6 4% )
0 一 1 7 ( 7% )
表 2 醉羽藻藻体经不同温度田处理后叶绿体光还原活性比较
温度 (℃ )
- - - -一「一 ’ ` 二 ’ . ~ 一 光还原活性
( D C P IP 声`m o l e · m g e h l一 1 · l飞 r 一 1 )
8 4
注月J内nl卜」OC入à一a
尸30八U
月.工Q白
3O
注 : 先将藻体 放在不同温度海水中处理 5 小时 , 再制备叶绿体 , 测定 光还嵘 活 性
表 3 M n Z十对光还原活性的影响
h r
一 1 )
e k (未做去 M n Z` 处理 )
5 欠 1 0 一 5
1 0一 4
5 又 1 0 一 4
7 又 ] 0一 难
10 一 3
3 又 10 一 3
5 x 10
一 3
10 一 2
光 还 原 活 性
( D C P I P 召m o l e · m g e h l 一 l ·
8 6
9 5
12 5
1 1 3
10 0
9 6
8 7
7 4
5 2
一…一|…l一M n Z+ 浓度 (M )
注 : 将叶绿体 用 pH S . 2的 t r i , 去 M n “ 于 ,然后 向叶绿体悬 浮液中加入不同浓度的M n C 12 , 再测定光还原活性
从表 1 中可以看出醉羽藻叶绿体光还原 D C PI P 的活性很高 , 最高可达 2 1 6召m ol e ·
m gc 执 ~ ` . h r 一 ` , 也耐老化 , 在制备后放于 20 ℃条件下经 72 小时仍有较高的还原 D C IP P的
能力 ( 15 1 , m ol e · m g c hl 一 ` · hr 一 ’ ) 。 由此可见醉羽藻离体叶绿体是研究光合机制的好材
料 。 据国内学者所发表的材料看 , 丝瓜叶绿体对 D C IP P的光还原活性最高只达 75 召m ol e .
m gc hl
一 ` · h r 一 ` , 在 3一 5℃下 72 小时 , 光还原活性就降到 3 1 1 。 可见醉羽藻叶绿体制备
液的光合活性远远超过经常用于研究光合机制的陆生高等植物的叶绿体制备液 。 用这种
有高度活性的叶绿体做试验会得到好的结果 。 例如 , 从表 3 可以看到 M n Z 十在 5 x 1 0 “ ” M
~ 1 0
一 ”
M浓度范围内对光还原活性有促进作用 , 而从 5 义 1 0 “ “ M开始表现出抑制作用 。 这
和前人报导的 M n “ + 对光合放氧的结果颇为一致 。 此外 , 从表 1 中可以看出叶绿体在高
温条件下迅速失掉活性 , 而在低温下则能够在较长时间内维持活性 。 这可能是由于高温
对叶绿体的破坏作用 。 通过比较 , 经不同温度预处理的藻体所制备的叶绿体的光还原活
性 , 发现经高温处理的藻体其叶绿体的光还原活性也较低 (见表 2 ) 。 值 得 探 讨 的是用
30 ℃的海水处理藻体为何能较明显地降低叶绿体的活性 ? 据研究知道高温对叶绿体的类
囊体膜有破坏作用和使其中的一些酶失活 `41 。 30 ℃虽不算高温 , 但考虑到鲜羽藻是生长
在温度最高不超过 30 ℃的海洋环境中 , 并且是在 9 ~ 10 月水温开始下降时才旺盛生长发
5 7
育的生态类型 , 所以其叶绿体不耐高温是可以理解的 。 根据我们的试验结果 , 再联系在
北方海域中生活的大部分海藻在 10 ℃左右光合速率最高这一事实来看 , 海藻的类囊体膜
遭受破坏的临界温度可能低于陆生植物 。
参 考 文 献
〔1〕 李功藩 朱文秀 《植物生理学报 》 19 8 0 V ol 6 . N 。
〔2〕 B a r r 丫 H a l l iw e l , 1 9 8 1 , C h or l o p l a s t 栩 e t a b o l i s m , P P . 2 7
1 P P
。
1 1一 1 7
C l a er n d o n P r e s s
,
O x f o r d
,
.
JF胜nj J任rL.
〔5〕
G r a h a m D
, a n d R o b e r t M
,
S m i l l i e
, 19 7 1 , M
e t h o d s in e n z y m o l o g y V o l
X X X l l l 2 2 8~ 2 4 2
,
A e a d e m ic P r e s s
I o s e p h B e r r y e t a l
, 19 8 0
,
A n n u a l r e v ie w o f p l a n t p h y s io l o g y
,
V o l
,
3 1
,
PP
。
4 9 1e 5 4 3
N o r d e e h a r y S e h o n f e ld e t a l
, 1 9 7 3
, P l a n t p h y s i o l
.
( 19 7 3 )
, 5 2 : 2 8 3~ 2 8 7
5 t u d y
o n P h o t o r e d u e t i o n A e t i v i t y o f
C h l o r o p l a s t i n B r y o p s i s H y p n o i d e s
L 1 I i a n z h i Y a o
( D e P a r t m e n t o f B i
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,
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n i v e r , i t y )
Ab , t l a C t
W e p r e p a r e f r o m B , , o P s i s h万P n o i d e s e h l o r o p l a s t s u s p e n s i o n w h ie h 15 a g o o d
p r e p a r a t io n f o r s t u d y in g p h o t o s y n t h e ti e m e e h a n i s m
.
T h i s p r e p a r a ti o n b e i n g u s e d t o
e x a m i n e t h e e f f e e t o f M
n Z+ a n d t e m p e r a t u r e o n t h e p h o t o r e d u e t io n a e t iv i t y o f
e h l o r o p l a s t
, t h e p r o m o t i o n o f p h o t o r e d u e t i o n b y M
n Z+ a r o u n d 1 0
一 4M 15 d is e o v e r e d
,
w h i l e e o n s i d e r a b l e i n h ib i t a t i o n o f p h o t o r e d u e t io n o f is o l a t e d e h l o r o p l a s t b y u s i n g
a p r e p a r a t i o n f r o m a l g a e p r e t r e a t e d w i t h 3 0 ℃ s e a w a t e r 15 p r o v e d 。
K e y w o r d s
:
B r y o p s i s h y p n o id e s
,
C h l
o r o p l a s t i s o l
a t i o n
,
p h o t o r e du e t io n
,
5 8