全 文 ：大叶藻(Zostera marina L.)PSⅠ和 PSⅡ
复合物的分离鉴定＊
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　
　　＊国家自然科学基金面上项目 , 30170499 号 、30250003 号;中国科学院知识创新重要方向性项目 , KZCX2-211 号;
国家自然科学基金重大项目资助 , 39890390 号;中国科学院海洋研究所知识创新前沿方向性项目资助 , 2002—2005。
汪文俊 ,硕士研究生 , E-mail:ww j0807@hotmail.com
　　1)通讯作者 ,王广策 , 博士 ,研究员 , 博士生导师 , E-mail:gcwang@ms.qdio.ac.cn
　　收稿日期:2003-12-01 , 收修改稿日期:2004-01-08
汪文俊　王广策 1)　黄勃 　曾呈奎
(中国科学院海洋研究所　青岛　266071;中国科学院研究生院　北京　100039)
(中国科学院海洋研究所　青岛　266071)
(海南大学海洋学院　海口　570228)
提要　　采用蔗糖密度梯度离心法分离纯化大叶藻类囊体膜 ,经 10 %SDS 增溶后 ,用蔗糖密
度梯度超速离心分离其色素蛋白质复合物。经稳态光谱分析 、DCIP 光还原活性测定及 P680 、
P700差示光谱检测结果表明 ,20%蔗糖层的 CP3和 40%蔗糖层(上)的CP4为 PSⅡ复合物 ,具有光化
学活性;40%蔗糖层(下)的CP5为PS Ⅰ复合物 ,其 P700特征吸收峰位于 695nm 处。CP3和 CP4的
DCIP 光还原活性:CP3为34.27微电子当量/(mg chl·h),CP4为7.29微电子当量/(mg chl·h)。
关键词　　大叶藻 ,类囊体膜 ,光合作用 ,PS Ⅰ复合物 ,PS Ⅱ复合物
中图分类号　　Q93
　　类囊体膜具有一些功能不同的色素蛋白质复
合物 ,如 PS Ⅰ 、PS Ⅱ和 B6f等。其中 PS Ⅰ和 PS Ⅱ
分别由它们的反应中心复合物和捕光色素-蛋白
质复合物组成 ,起光能吸收 、传递和转化的作用 ,
因而在光合作用中占有关键的地位 。目前已对陆
生高等植物 PS Ⅰ 、PS Ⅱ的组成 、结构以及能量传
递过程进行了较为深入的研究 ,但是对于海洋生
物光合作用的研究比较少 。
大叶藻(Zostera marina L.)是在海洋中进行
沉水生活的高等单子叶植物 ,具有完整的根 、茎 、
叶结构 ,在海水中完成整个生活史 ,包括开花 、传
粉和结果等 。一般认为 ,陆生植物起源于海洋(储
钟稀等 , 1986 ;仵小南等 , 1991);然而大叶藻等
海草却是从陆地起源 ,推测是光合生物从海洋进
化到陆地后 ,陆地光合生物中有一部分重返海洋 ,
逐渐适应了海洋环境(周百成等 , 1995)。因此 ,
开展大叶藻的研究对人类认识陆生单子叶植物
(如水稻 、小麦等经济作物)的抗盐机制 、光合生物
进化以及大叶藻在生态系统中的作用等方面有重
要的启示作用。
目前有关大叶藻的研究主要在其解剖结构 、
生理学和生态学方面 ,如研究大叶藻与其附生生
物之间的互生关系 ,作为环境污染指示植物的研
究 ,研究大叶藻在生态系统中的作用 ,及其限制因
子的研究等(Beer et al , 1980;Maria et al , 2000;
Burkholder et al , 1992;Zimmerman et al ,
1991)。大叶藻耐盐机制的研究也有少量报道(叶
春江等 , 2002 ;Fukuhara et al , 1996;Beer et al ,
1980)。而在大叶藻光合作用方面的研究很少 ,高
振泮等(1995)曾用 Ca2+和胰酶处理大叶藻叶绿
体膜 ,研究激发能在 PSⅡ和 PSⅠ之间分配变化的
机理。有关大叶藻光系统结构与功能的研究目前
尚未见报道。作者以大叶藻为材料 ,分离得到具有
天然光谱活性和光化学活性的 PSⅠ、PSⅡ复合物 ,为
深入研究大叶藻的光合生理 ,进而揭示陆地生物重
返海洋后对海水环境的适应机制奠定基础。
第 35 卷　第 5 期
2 0 0 4 年 9 月
海　洋　与　湖 　沼
OCEANOLOGIA ET LIMNOLOGIA SIN ICA
Vol.35 , No.5
Sep ., 2 0 0 4
1　材料与方法
1.1　材料
新鲜大叶藻(Zostera marina L.)于 2002年 3
月采自青岛汇泉湾 ,洗净后置于-20℃冰箱中冷
冻保存或置冰箱内加适量海水浸泡备用 。
1.2　叶绿体的制备
参考Zoltan 等(1991)、Hualing 等(1995),并
略有改进:按 1g 材料加入 10ml提取液(50mmol/
L Tris-HCl , pH 7 .6 , 10mmol/L NaCl , 5mmol/L
M gCl2 , 2mmol/L EDTA-Na , 0 .33mol/L 山梨
醇),组织捣碎机高速捣碎 5min 。匀浆液过滤 ,滤
液离心(500g , 5min , 4℃), 将所得上清液离心
(8000g , 20min , 4℃);所得叶绿体沉淀以适量提
取缓冲液悬浮 ,于-70℃冰箱中保存备用。
1.3　类囊体膜的纯化
参照刘洪艳等(2004),叶绿体悬液超声波(强
度为 400W)处理 5min , 然后离心(20 000g ,
20min , 4℃)、沉淀悬浮(缓冲液:50mmol/L Tris-
HCl , 10mmol/L NaCl , 5mmol/L M gCl2 , 2mmol/
L EDTA-Na , pH 7.6),再进行蔗糖密度梯度离心
(140 000g , 4h , 4℃), 蔗糖密度梯度为:60 %、
50%、40%、30%。将类囊体膜取出 ,透析 24h 去
除蔗糖 ,再离心(20 000g , 20min , 4℃)。沉淀悬
浮于缓冲液中 ,并在-70℃冰箱中保存备用。叶
绿素含量按Arnon(1949)方法测定 。
1.4　色素蛋白复合物的分离
按 Mullet等(1980)方法并有所改进 ,类囊体
膜 SDS 增溶后蔗糖密度梯度离心(140 000g ,
15h , 4 ℃)。SDS/叶绿素为 10∶1(W/W);类囊体
膜增溶液:0.3mol/ L Tris-HCl ,10%甘油 ,1%SDS
(Anderson et al , 1978),pH 8 .0;增溶时间10min。
蔗糖密度梯度为:60%、50 %、40%、30%、20 %、
15%、10%。所分离的各色带分装保存于-70℃
冰箱 ,以便进行下一步实验。
1.5　可见光吸收光谱 、常温荧光光谱的测定
类囊体膜以及 15h 超速离心后所分离得到的
各个层带 ,采用岛津 UV-240 型扫描式分光光度
计测定吸收光谱 ,窄缝宽度为 2nm;采用日立 850
型荧光分光光度计测定常温荧光发射光谱和荧光
激发光谱 ,窄缝宽度为 5nm 。
1.6　DCIP光还原活性测定
DC IP(2 , 6-Dichloroindophenol;2 , 6-二氯靛
酚)光还原活性的测定和计算按 Kuwabara 等
(1982)的方法 ,测定反应液照光 2min 前后 A580
的变化 ,根据 DCIP 消光系数 A = 12.9/(mmol·
cm)来计算被还原的 DCIP 量 , 光还原活性单位
以微电子当量/(mg chl·h)表示。 反应液组成:
300mmol/L 蔗 糖 、 10mmol/L NaCl 、 25mmol/L
Hepes-NaOH 、 0.06mmol/L DCIP 、 1mmol/L
DPC(1 , 5-Diphenylcarbohydrazide;1 , 5-联苯碳酰
肼),pH 6.0。叶绿素浓度调整为 10μg/ml。光照
强度为 15 000 lx ,时间为 2min 。
1.7　P680和 P700差示光谱
化学氧化还原差示光谱参照王健等(1992)方
法 检测 , 反 应 液 为 50mmol/L Hepes-NaOH ,
2 .5mmol/L M gCl2 , 10mmol/ L KCl , 0.5mmol/L
高铁氰化钾 , 0.5mmol/ L 抗坏血酸 , pH 7.0。用
Beckman DU-650分光光度计测定 。
2　结果与分析
2.1　类囊体膜的分离纯化
大叶藻类囊体膜经过 4h的蔗糖密度梯度离心
后 ,呈现出 3条色带:40%蔗糖层褐色带 、50%蔗糖
层浅绿色带和 60%蔗糖层深绿色带。将 3条色带
分别取出 ,进行光谱分析。在可见光区中 ,40%层
带没有吸收峰 ,不具有类囊体膜色素蛋白成分;
50%和 60%层带的吸收谱线相似 ,具有 436nm、
680nm吸收峰和 418nm 、465nm 肩峰 ,为类囊体膜 ,
其中 436nm 、680nm 处吸收峰来自于 chl a , 418nm
来源于Pheo chl a ,465nm 肩峰来自 chl b(图 1)。其
chl a/chl b为1.96。各色素的特征吸收峰见表1。
图 1　类囊体膜吸收光谱
Fig.1　Abso rption spectra o f thylakoid
4475 期 汪文俊等:大叶藻(Zostera marina L.)PSⅠ和 PSⅡ复合物的分离鉴定
表 1　色素所对应的吸收峰
Tab.1　The absorption of pigments
色素名称 去镁 chl a chl a chl b 管藻黄素
吸收峰(nm) 418 436 , 670—680 460—470 , 652 500—550
　　常温发射光谱(Ex =436nm),发射峰为 687nm
(图2);常温激发光谱(Em = 680nm),最大吸收峰
445nm 、490nm(图 2),分别来自于 chl a 、管藻黄素。
图 2　类囊体膜常温荧光发射光谱(Ex= 436nm)和
荧光激发光谱(Em= 680nm)
F ig.2　F luorescence emission spectra of thylakoid
(E x= 436nm)and fluo rescence excitation spectra of
thylakoid at room temperature(E m= 680nm)
1.荧光发射光谱;2.荧光激发光谱
2.2　色素蛋白复合物的分离及其色素组成
大叶藻类囊体膜经 SDS 增溶 ,15h 蔗糖密度
梯度离心 ,从中得到 6条色素蛋白复合物带:10%
蔗糖层 CP1 为绿色的色素复合物;20%蔗糖层
CP3和 40%蔗糖层(上)CP4 为浅绿色的 PS Ⅱ复
合物;15%蔗糖层 CP2 也有少量的 PS Ⅱ颗粒;
40%蔗糖层(下)CP5 ,为深绿色 PS Ⅰ复合物;处于
50%和 60%蔗糖层之间的 CP6 ,为未被增溶的类
囊体膜。其 chl a/chl b 分别为:CP2 2.14 , CP3
1 .87 ,CP4 1.78 ,CP5 3.19。
2.3　色素蛋白复合物光谱特征
2.3.1 　吸收光谱(图 3)　　CP1 吸收峰为
418nm 、540nm 和 670nm;CP2 、CP3 和 CP4 光谱
相似 ,吸收峰为 436nm 、465nm 和 670nm;CP5 吸
收峰为 436nm 和 670nm ,主要来源于 chl a ,另有
少量来源于 chl b ,没有看到属于管藻黄素的吸收
峰 。各蔗糖层色素蛋白复合物所对应的吸收峰详
细数据见表 2 。
图 3　色素蛋白复合物吸收光谱
Fig.3　Absorption spectra of chlorophy ll-
protein-complexes
1.CP1;2.CP2;3.CP3;4.CP4;5.CP5
表 2　类囊体膜和色素蛋白复合物的吸收峰
Tab.2　The absorption of thylakoid and chlo rophyll-protein-complexes
样品名称 吸收峰(nm)
类囊体膜 418 436 465＊ — — — 680
CP1 418 436＊ 460＊ 540 620＊ — 670
CP2 418＊ 436 465 540 — 652＊ 670
CP3 418＊ 436 465 — — 652＊ 670
CP4 418＊ 436 465 — — 652＊ 670
CP5 418＊ 436 465＊ — — — 670
　　＊为肩峰
448 海　　洋　　与　　湖　　沼 35 卷
2.3.2　荧光发射光谱(图 4)和荧光激发光谱(图
5)　　CP1荧光发射峰在 687nm ,荧光激发光谱
400—600nm 没有吸收;CP2荧光发射峰在 700nm
处 , 荧光激发峰为 645nm , 520nm处有一个肩峰;
图 4　色素蛋白复合物常温荧光发射光谱(E x=436nm)
Fig.4　Fluorescence emission spectra of chlorophyll-
protein-complexes at room temperature(Ex= 436nm)
1.CP1;2.CP2;3.CP3;4.CP4;5.CP5
CP3和 CP4 荧光发射峰在 695nm 处 , 其荧光激
发光谱中呈现一个 505 —500nm 肩峰;CP5 荧光
发射峰在 700nm 处 , 荧光激发峰为 505nm 。见
表 3 。　　　
图 5　色素蛋白复合物常温荧光激发光谱
(Em=670nm)
Fig.5　Fluorescence excitation spectra of
chlorophyll-pro tein-complexes at room temperature
(Em= 670nm)
1.CP1;2.CP2;3.CP3;4.CP4;5.CP5
表 3　类囊体膜和色素蛋白复合物的常温荧光发射峰和激发峰
Tab.3　The fluo rescence emission peak and excitation peak of thy lakoid and chlorophy ll-pro tein-complexes
样品名称 荧光发射峰(nm) 荧光激发峰(nm)
类囊体膜 687 445 490 625＊
CP1 687 —
CP2 700 520＊ 645
CP3 695 505
CP4 695 500
CP5 700 505
　　＊为肩峰
2.4　色素蛋白复合物的 PSⅡ和 PSⅠ活性
通过蔗糖密度梯度离心分离大叶藻色素蛋白
复合物 ,得到具有光化学活性的 PS Ⅱ复合物。分
离到的五条色素带分别进行了光化学活性测定 ,
实验检测到 CP2 、CP3和 CP4的色素蛋白复合物
具有DC IP 光还原活性 ,其中 CP3的DCIP 光还原
活性为 34.27 微电子当量/(mg chl·h), CP2 的
DCIP 光还原活性非常低 , 为 0.4 微电子当量/
4495 期 汪文俊等:大叶藻(Zostera marina L.)PSⅠ和 PSⅡ复合物的分离鉴定
(mg chl·h),CP4 的 DCIP 光还原活性为 7 .29微
电子当量/(mg chl·h)[图 6 , 作图方法参照王俊
等(1991)] 。利用化学法氧化还原差示光谱测定
P680 ,CP3和 CP4在 680nm 处有明显的吸收峰(图
7),这与 DC IP 光还原法测定的结果一致 。以上
结果证明 ,通过蔗糖密度梯度离心 ,成功分离到了
具有光活性的 PS Ⅱ复合物 。
图 6　CP3 和 CP4 DCIP 光还原活性
Fig.6　DCIP photoreduction activity of CP3 and CP4
图 7　CP3、CP4 和 CP5 的 P680差示光谱
Fig.7　Differential spectra of P680 from CP3 ,
CP4 and CP5
1.CP3;　2.CP4;　3.CP5
　　P700差示光谱显示 CP5有较高的 695nm 吸收
峰 ,与高等植物 P700吸收峰相比较发生了 5nm 的
蓝移 ,为 PS Ⅰ复合物。
3　讨论与结语
3.1　大叶藻类囊体膜的分离纯化
类囊体膜粗提液 ,分别用不同功率的超声波
处理不同的时间 ,然后经过 4h 蔗糖密度梯度离
心 ,类囊体膜均分布于 50 %和 60%两个蔗糖层
处 ,其色素组成和光谱性质一致;而陆生高等植物
类囊体膜则只分布于 50%—60%蔗糖层处 。这
可能由于大叶藻为适应海水生活 ,类囊体膜结构
发生了相应的变化。
3.2　色素蛋白复合物的分离和活性测定
大叶藻类囊体膜纯化后 ,通过 SDS 增溶 ,然
后经过 15h蔗糖密度梯度离心分离到 6 个层带 。
DCIP 光还原活性测定和 P680化学氧化还原差示
光谱一致证实了 CP3和 CP4为 PS Ⅱ复合物 。其
中 CP3 chl a/chl b 为1 .87;CP4 chl a/chl b为 1.
78 ,与陆生高等植物 PS Ⅱ颗粒的 chl a/chl b一致
(杜林方等 , 1991)。CP2也有少量 PS Ⅱ复合物的
分布 ,具有很低的 DCIP 光还原活性 , P680差示光
谱未检测到 680nm 峰 ,其 ch l a/chl b 为 2.14 ,明
显高于 CP3 和 CP4 ,说明 CP2 主要是捕光复合
物 ,含有少量的 PS Ⅱ复合物 ,可能来源于 CP3 PS
Ⅱ颗粒的污染。
P700差示光谱证实CP5具有P 700的特征峰 ,在
695nm处 ,与陆生高等植物相比发生了 5nm 的蓝
移 ,其 chl a/chl b 为 3.19 ,与陆生高等植物 PS Ⅰ
复合物的 chl a/chl b为 5.0 —6.0的结果相差较
大(Haworth et al , 1983)。这与大叶藻的特殊生
境相关 ,由于大叶藻生活在海洋低潮带 ,为适应海
水中以蓝光为主的弱光环境 ,提高 chl b的含量以
增加光合效率 ,因为 chl b 对蓝光的吸收非常有
效 。
大叶藻作为海洋中的高等植物 ,为适应海水
生活 ,其光合作用特性与陆生高等植物相比发生
了变化 。一般用蔗糖密度梯度离心法分离高等植
物的内囊体膜 ,仅出现一条带;而用蔗糖密度梯度
离心分离大叶藻类囊体膜时 ,却发现了两条带 ,分
别位于两个不同的蔗糖密度层处 ,而且其吸收光
谱和荧光光谱完全相同。大叶藻的 PS Ⅰ差示光
谱的 P700特征峰在 695nm ,与陆生高等植物相比
发生了 5nm 的蓝移(王健等 , 1992)。在色素组成
方面 ,大叶藻具有陆生高等植物没有 ,而海洋管藻
450 海　　洋　　与　　湖　　沼 35 卷
目绿藻特有的管藻黄素 ,而且其色素组成的比例
也发生了很大的变化 ,大叶藻类囊体膜的 chl a/
chl b 为 1.96 ,而陆生高等植物菠菜类囊体膜的
chl a/chl b为 2.8—3 .0(陈敏等 , 2001)。本文中
以温和的蔗糖密度梯度离心方法分离得到具有天
然光谱活性和光化学活性的 PS Ⅰ 、PS Ⅱ复合物 ,
并对其光谱特性和色素组成作了初步的研究 ,为
进一步的深入研究打下了基础 。
参　考　文　献
王　俊 , 梁厚果 , 杜林方等 , 1991.蚕豆叶中具 DCIP 光
还原活性的 D1-D2-Cy tb559 复合物的纯化和特性研
究.中国科学(B辑), 5:479—484
王　健 , 徐亚南 , 1992.测定 P700和 P 680差示光谱的实验
条件和材料的选定.植物生理通讯 , 28:437—439
叶春江 , 赵可夫 , 2002.盐分胁迫对大叶藻某些胞内酶耐
盐性及其生理功能的影响.植物学报 , 44(7):788—
794
仵小南 , 周百成 , 曾呈奎 , 1991.假根羽藻和菠菜的叶绿
素-蛋白复合物.植物学报 , 33:905—912
刘洪艳 , 王广策 , 侯和胜等 , 2004.裙带菜(Undaria pin-
natifida)色素蛋白复合物的分离及光谱特性的初步
研究.海洋与湖沼 , 35(3):284—288
杜林方 , 唐晓松 , 梁厚果等 , 1991.几种植物 PSⅡ颗粒的
水裂解活性 、DCIP 光还原与某些性质的比较.植物
生理学报 , 17(4):342—348
陈　敏 , 李爱芬 , 周百成 , 2001.海洋管藻目绿藻———刺
松藻和假根羽藻 PSⅠ荧光特异性的研究.海洋与湖
沼 , 32(5):494—500
周百成 , 吴万夫 , 1995.重返海洋.见:21 世纪初自然科
学发展趋势课题组编.21世纪自然科学发展趋势(讨
论稿).北京:科学出版社 , 295—297
高振泮 , 马　红 , 娄清香等 , 1995.阳离子诱导大叶藻叶
绿体膜中激发能在 PSⅡ和 PS Ⅰ之间分配变化的机
理.植物学报 , 37(11):833—841
储钟稀 , 毛大璋 , 1986.捕光叶绿素 a/ b 蛋白复合物
LHC-1 和LHCP2在光系统Ⅰ和光系统Ⅱ中的调节和
分配.植物学报 , 28:69—78
Anderson J M , Waldron J C , Tho rne S W , 1978.Chlo ro-
phy ll-protein complexes of spinach and barley thy-
lakoids.Spectral characterization of six complexes re-
solv ed by an improved electropho re tic procedure.FEBS
Lett , 92—227
Arnon D I , 1949.Copper enzymes in isola ted chloroplasts
pholyphenol oxidase in Beta vulgaris.Plant Physiol ,
24:1—15
Beer S , Eshel A , Waisel Y , 1980.Carbon me tabolism in
seagrasses.J Exp Bo t , 31(123):1027—1033
Burkholder J M , Mason K M , Glasgow H B , 1992.Water-
column nitrate enrichment on eelg rass Zostera marina ,
shoalgrass Halodule wrghtii , and widgeong rass R uppia
maritima.Mar Eco l Prog Ser , 105:121—138
Fukuhara T , Psk J Y , Ohw aki Y et al , 1996.Tissue-spe-
cific expression of gene for a putative plasma membrane
H+-ATPase in a seagrass.Plant Physiol , 110:35—42
Hawor th P , Watson J , Arntzen C J , 1983.The detection ,
isolation and characterization of a light-harvesting com-
plex w hich is specifically associated with pho tosy stemⅠ .
Biochim Biophys Acta , 724:151—158
Hualing M i , Tsuyoshi Endo , Teruo Ogaw a et al , 1995.
Thylakoid membrane-bound , NADPH-specific py ridine
nucleotide dehydro genase complex mediates cyclic elec-
tron transpor t in the Cyanobacterium synechocystis sp.
PCC6803.Plant Cell Phy siol , 36(4):661—668
Kuw abara T , Murata N , 1982.I nactivation of pho tosyn-
thetic oxygen evolution and concomitant release of three
polypeptides in the photosy stem Ⅱ particles of Spinach
chloroplasts.Plant Cell Physiol , 23(3):533—539
Maria J G , Paz J , Alberto R et al , 2000.Sodium-dependent
nitrate transport at the plasma membrane of leaf cells of
the marine higher plant Zostera marina L.Plant physi-
ology , 122:879—885
Mullet J E , Burke J J , Arntzen C J , 1980.Chlorophyll a/ b
protein of photosy stem I.P lant Physiol , 65:814—822
Zimmerman R C , Reguzzone J L , Wyllie-Echeverria S et al ,
1991. Assessment of environmental suitability for
g rowth of Zostera marina L.(eelgrass)in San Francis-
co Bay.Aquat Bo t , 39:353—366
Zoltan Gombos , Hajime Wada , Norio Murata , 1991.Direct
evaluation of effects of fatty-acid unsaturation on the
thermal properties of photosynthetic activities , as stud-
ied by mutation and transformation of Synechocystis
PCC6803.Plant Cell Phy siol , 32(2):205—211
4515 期 汪文俊等:大叶藻(Zostera marina L.)PSⅠ和 PSⅡ复合物的分离鉴定
ISOLATION AND IDENTIFICATION OF PSⅠAND PSⅡ
COMPLEXES FROM EELGRASS ZOSTERA MARINA L.
WANG Wen-Jun , WANG Guang-Ce , HUANG Bo , ZENG Cheng-Kui (C.K .T seng)
(Institute of Oceanology , Chinese Academy of Sciences , Qingdao , 266071 ;
Graduate School , Chinese Academy of Sciences , Beijing , 100039)
(Institute of Oceanology , Chinese Academy of Sciences , Qingdao , 266071)
(Ocean Institute of Hainan University , Haikou , 570228)
Abstract　　Eelgrass Zostera marina L.is one of a few higher plants that live in seawater at depth of 4—5
meter.It has complete root-stem-leaf st ructure that higher plants possess , and its whole life histo ry (bloom-
ing , pollinating , fruiting etc.), takes place entirely in the sea.In this living environment , Z .marina L.
has gained a number of special phy siological characteristics , and plays an important role in marine ecology .In
addition , it is also important for its place in evolution of pho tosynthetic organisms.
It is widely believed that the most of higher plants that live on the land w ere originated in the ocean at
the beginning of plant evolution.However , Z .marina L.and other seagrasses o riginated on the land.This
suggested that , since photosynthetic organisms evolved f rom the sea to the land , some of them returned to
the sea and gradually adapted to marine environment.The study of the photosynthetic characteristics of Z .
marina L.is , therefore , of g reat interest.
In this study , Z .marina L.sample was first disaggregated by supersonication (400W fo r 5 minutes)
and isolated by sucrose density g radient cent rifugation for 4 hours.Then tw o main bands located on the 60 %
and 50 %of the sucrose densities were collected respectively.The absorption , f luo rescence emission and exci-
tation spectra of the two bands w ere exactly the same , indicating that the tw o bands w ere the thylakoid
membrane although their sedimentation rates were different .After that , the isolated thylakoid membrane
w as solubilized in SDS solution , which contains 0.3mol/L Tris-HCl , 10% glycerol , 1 %SDS , pH 8.0 , for
10 minutes , and then the pigment-pro tein-complexes were isolated by sucrose densi ty gradient cent rifugation
for 15 hours.After centrifugation , six bands clearly appeared at dif ferent sucrose densities.The complexes ,
except fo r the scraps of the thy lakoid membrane betw een 60% and 50%of the sucrose densi ties , were named
CP1 , CP2 , CP3 , CP4 , CP5 corresponding to the different sucrose densities:10%, 15%, 20 %, 40%(up-
per)and 40%(low er).The absorption , f luo rescence emission and excitation spectra w ere determined in or-
der to study the spectral characteristics of these pigment-protein-complexes.The DCIP photoreduction activi-
ty of each complex w as measured to identify PS Ⅱ particles.The data show ed that CP3 w ith the DCIP pho-
toreduction activity of 34.27μE/(mg chl·h)and CP4 w ith that of 7.29μE/(mg chl·h)were PS Ⅱcomplex-
es , which w as further confirmed by P 680 differential spectrum.P700 dif ferential spectrum determination con-
f irmed that CP5 has an absorption peak at w aveleng th 695nm , suggesting that CP5 was PS Ⅰ complex.In
comparison w ith the P700 absorption of continental higher plants , there is a 5nm blue shif t.All results indi-
cated that PSⅡ with pho toreduction activi ty and PS Ⅰ complexes can be successfully isolated by sucrose densi-
ty g radient centrifugation at 20% and 40%(lower)of sucrose densities , respectively.
Keywords　　Eelg rass Zostera marina L., Thylakoid membrane , Pho tosynthesis , PS Ⅰ complex , PS Ⅱ
complex
452 海　　洋　　与　　湖　　沼 35 卷