植物生理测定方法

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1 叶圆片放氧活性的测定

原理:同光合速率一样,叶片光合放氧速率是反应光合能力的一项重要指标,其大小本质上取决于PSII活性的大小。

称取2~3 cm2 叶片约0.2g,用打孔器2-3 mm2的小圆片后放入含有200mmol Trincine-NaOH,100 mmol NaHCO3,pH7.0 的缓冲液中,并用注射器抽真空1min 左右,使缓冲液充分渗入到叶肉细胞里,最后将叶圆片连同缓冲液转移至极谱氧电极(Hansatech,英国)的反应杯里测定放氧活性,测定在20℃及800μmol.m-2.s-1光强下进行,每个样品测定3个重复。

2 核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶(RuBPCase)活性测定

原理:Rubiscase是光合作用中最重要的关键酶,它既催化RuBP羧化反应,又催化RuBP加氧反应,对植物的光合作用具有重要的调控作用。

参照李合生等[57]的方法,称取0.5g叶片加入匀浆液6ml(100mmol/L Tris-HCl 缓冲液pH7.8,10 mmol/L MgCl2,1.0 mmol/L EDTA,20 mmol/L 2-巯基乙醇,2%聚乙烯吡咯烷酮)冰浴研磨匀浆,14000g、4℃离心20min,上清液作酶液活性分析。反应液总体积为200µL,内含反应介质100mmol/L Tris- HCI 缓冲液(pH7.8)、0.4mmol/L EDTA、12 mmol/L MgCl2)93.3µL、50 mmol/L ATP、50mmol/L 磷酸肌酸,200mmol/L NaHCO3各13.3µL,160 u/ml 磷酸肌酸激酶,160 u/ml 磷酸甘油酸激酶,160 u/ml 磷酸甘油醛脱氢酶各6.7µL,5mM/L NADH,蒸馏水各13.3µL,RuBPCase提取液6.7µL 30℃恒温水浴10 min, 最后加入9 mmol/L RuBP 6.7µL反应开始,用Theymo1500型酶标仪96孔板测定340 nm下光吸收的变化。以ΔA340·min-1下降0.01为l U,每个样品测定3个重复。

3 磷酸烯醇式丙酮酸(PEPCase)活性测定

原理:PEPCase通过催化CO2和HCO3-之间的快速结合,促进CO2在细胞中扩散并提供羧化底物[。

参照郑炳松[58]的方法,称取0.5g左右叶片加入匀浆液6ml(0.1mol/L Tris-H2SO4,10 mmol/L MgCl2,1.0 mmol/L EDTA ,7 mmol/L 2-巯基乙醇,1%聚乙烯吡咯烷酮,5%甘油pH8.2)冰浴研磨成匀浆,15000g下冷冻离心20min,上清液作酶液活性分析。反应液总体积为200µL,内含反应介质(0.1mol/L Tris-H2SO4 pH9.2)66.7µL、10 mmol/L MgSO4、10mmol/L NaHCO3各6.7µL,1 mg/mL NADH,50 u/ml 苹果酸脱氢酶各20µL ,蒸馏水,PEPCase提取液各33.3µL,28℃恒温水浴10 min, 最后加40mmol/L PEP 13.3μl反应开始,用Theymo 酶标仪1500型96孔板测定340 nm下光吸收的变化。以ΔA340·min-1下降0.01为l U。每个样品测定3个重复。

4 类囊体膜的制备

选用新鲜的植物叶片,4℃冰箱中放置过夜使其消耗一部分淀粉,在预冷的匀浆液(含0.4mol/L 蔗糖,20m mol /L Tris-Hcl,15m mol /L NaCl,2 m mol /L EDTA- Na2 pH 7.8)中快速匀浆,8层纱布过滤,4℃,2000g下离心10min,沉淀为叶绿体,用低渗涨破液(含20mmol/L Tris-Hcl,15mmol/L NaCl,5 mmol/LMgCl2 pH 7.8)悬浮沉淀,匀浆后4℃,500g低速离心去除未破碎的叶绿体和其他大的残渣,上清液在4℃,5000g离心10min得到初提的类囊体膜,涨破液洗涤去除淀粉得到纯化的类囊体膜,保存液(含0.4mmol/L蔗糖,20mmol/L Tris-Hcl,

35mM/L NaCl pH 7.0)悬浮保存在-80℃冰箱备用。

5 类囊体膜PSI、PSII电子传递活性测定

用Clark—氧电极参照Leong 和Anderson的方法[59]并略做修改。PSⅡ电子传递速率(H2O→DCBQ)反应液组成为:蔗糖400mmol/L,DCBQ0.2mmol/L,Ferricya 1mmol/L,Tricine-NaOH(pH 6.5) 50 mmol/L;PSⅠ光合电子传递速率(DCPIP/AsA→MV) 反应液组成为:Sucrose 400mmol/L,MgCl2 5mmol/L,NaCl 10mmol/L,DCPIP 200μmol/L,sodium azide 1mmol/L,MV 0.5mmol/L,DCMU 10umol/L,sodium ascorbate 1mmol/L,Tricine-NaOH (pH 7.5) 50 mmol/L。测定温度为20℃,光强为600μmol photons m-2s-1,叶绿素浓度为20μg/mL,每个样品测定3-5个重复。

6 类囊体膜室温吸收光谱的测定和Gaussian解析

用日本岛津UV一3100型分光光度计测定样品在360——720nm处OD值,每隔0.5nm测定1次,叶绿素浓度为l0μg/mL。吸收光谱用Origin6.1进行Gaussian 解析,解析的具体方法和各个组分的定义参考French[60],Brown[61]以及Ginkel[62]。

7 SDS-PAGE电泳

参照Laemmli方法。

(1)凝胶配制:15%分离胶(pH8.8,3.75 mM/mL Tris-HCl,15%Arc-Bis(15:0.4),60mM/mL尿素);5.4%浓缩胶(pH6.8,3.125 mM/mL Tris-HCl,5.4%

Arc-Bis(2.16:0.058)),聚合时分离胶和浓缩胶各加10%过硫酸铵30μl/10ml,TEMED 10μl/10ml。

(2)样品处理:取等体积和等叶绿素含量的样品增溶液进行增溶,样品增溶液含4% SDS,10% β-巯基乙醇,0.002% 溴酚蓝,1mM/mL Tris-HCl, 5%甘油。混合后沸水浴温育3min,10000g下离心5分钟。

(3)上样和电泳:每电泳槽加2μg叶绿素含量的样品。电极缓冲液含0.1%SDS, 50mM Tris, 384mM 甘氨酸, pH 8.3。采用Bio-Rad Mini-protein II 型电泳槽0.75mm凝胶板,恒压条件下,浓缩胶中60V, 分离胶中110V 电泳约150min,直到溴酚蓝接近凝胶板下沿停止电泳。第一泳道上样4μl 低分子量标准蛋白(上海宝生物)(99kD, 66kD, 45kD, 30kD, 20kD, 14.4kD)。

(4)固定,染色和脱色:凝胶板在固定液(50%乙醇,10%乙酸)中固定4h, 在染色液(1.16%考马斯亮蓝R-250, 25%乙醇,8%乙酸)中染色4h,在脱色液中(25%乙醇,8%乙酸)脱色至背景很浅, 照相保存。

8 细胞色素氧化酶活性测定

参照Terry M等[63]方法。

(1)凝胶配制:15%分离胶(pH8.8,3.75 mmol/mL Tris-HCl,15%Arc-Bis(15:0.4));

5.4%浓缩胶(pH

6.8,3.125 mmol/mL Tris-HCl,5.4%Arc-Bis(2.16:0.058)),聚合时分离胶和浓缩胶各加10%过硫酸铵30μl/10ml,TEMED 10μl/10ml。

(2)样品处理:取等体积和等叶绿素含量的样品增溶液进行增溶,样品增溶液含2% LDS,10% β-巯基乙醇,1mM/mL Tris-HCl, 5%甘油。冰浴混合后增溶