Untitled - 中国植物生理与分子生物学学会

单 双 子 叶 植 物 光 系 统 II 蛋 白 周 转 和 磷 酸 化 的 差 别
袁 澍 , 陈 洋 尔 , 袁 明 , 田 文 娟 , 张 中 伟 , 林 宏 辉
( 四 川 大 学 生 命 科 学 学 院 生 物 资 源 与 生 态 环 境 教 育 部 重 点 实 验 室 , 成 都 610064)
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蛋 白 磷 酸 化 对 于 高 等 植 物 光 和 机 构 对 环 境 的 适 应 和 调 节 很 重 要 , 环 境 诱 导 的 LHCII 的 可
逆 磷 酸 化 的 研 究 已 进 行 了 三 十 多 年 , 而 反 应 中 心 蛋 白 D1 的 磷 酸 化 与 光 系 统 II(PSII) 的 蛋 白 周
转 密 切 相 关 。 但 大 多 数 模 型 都 建 立 在 双 子 叶 植 物 中 , 单 子 叶 植 物 研 究 较 少 。 早 期 研 究 发 现 LHCII
b4(CP29) 磷 酸 化 可 以 被 冷 胁 迫 诱 导 , 但 只 发 生 在 单 子 叶 植 物 中 。 紫 外 线 照 射 不 能 诱 导 大 麦 叶
片 光 系 统 蛋 白 从 垛 叠 区 向 非 垛 叠 区 迁 移 , 更 有 可 能 是 发 生 了 原 位 的 降 解 。 我 们 的 研 究 中 发 现
水 分 胁 迫 也 不 能 使 大 麦 PSII 蛋 白 发 生 横 向 迁 移 , 并 且 蛋 白 酶 和 蛋 白 降 解 片 段 可 以 分 布 于 类 囊
体 膜 的 每 个 区 域 。 以 上 暗 示 单 子 叶 植 物 和 双 子 叶 植 物 PSII 蛋 白 磷 酸 化 和 迁 移 规 律 可 能 存 在 明
显 差 异 。
双 子 叶 植 物 中 受 损 的 D1 蛋 白 从 垛 叠 区 向 非 垛 叠 区 迁 移 , 在 弱 光 或 者 黑 暗 条 件 下 发 生 去 磷
酸 化 , 此 后 才 能 够 被 蛋 白 酶 降 解 , 再 重 新 合 成 , 完 成 一 个 修 复 循 环 。 而 单 子 叶 植 物 更 有 可 能
发 生 原 位 的 降 解 和 重 新 合 成 , 不 需 要 迁 移 到 非 垛 叠 区 。 这 个 过 程 同 样 是 与 光 照 有 关 , 同 样 去
磷 酸 化 是 反 应 中 心 蛋 白 降 解 的 前 提 。 这 个 区 别 已 在 紫 外 线 照 射 和 水 分 胁 迫 中 证 实 , 我 们 目 前
正 在 做 进 一 步 工 作 , 证 实 这 个 差 别 在 光 抑 制 条 件 下 同 样 存 在 。
LHCII 的 磷 酸 化 与 类 囊 体 膜 上 的 迁 移 , 总 体 上 讲 单 子 叶 植 物 与 双 子 叶 植 物 没 有 差 别 。 但 有
趣 的 是 逆 境 诱 导 的 CP29 的 磷 酸 化 只 发 生 于 单 子 叶 植 物 中 ( 除 了 光 抑 制 条 件 )。 我 们 的 实 验 发 现 ,
水 分 胁 迫 、 低 温 胁 迫 、 盐 胁 迫 、 干 旱 胁 迫 都 可 以 诱 导 大 麦 、 小 麦 、 玉 米 发 生 CP29 的 磷 酸 化 。
但 菠 菜 、 拟 南 芥 、 大 豆 里 都 不 能 发 生 CP29 磷 酸 化 ( 除 了 光 抑 制 条 件 )。 这 种 环 境 胁 迫 诱 导 的 CP29
的 磷 酸 化 是 非 常 迅 速 的 ( 胁 迫 12 小 时 以 内 ), 与 叶 绿 体 电 子 传 递 链 的 氧 化 还 原 状 态 无 关 。 但 也
与 植 物 体 内 的 活 性 氧 水 平 无 关 , 我 们 推 测 可 能 与 逆 境 诱 导 的 MAPK 信 号 通 路 有 关 。 环 境 诱 导 下
CP29 蛋 白 的 磷 酸 化 , 可 能 作 为 一 种 信 号 或 动 力 , 改 变 基 粒 中 LHCII 与 PSII 的 连 接 状 态 , 造 成
LHCII 部 分 的 从 PSII 中 心 向 基 质 类 囊 体 迁 移 , 以 增 强 PSI 的 捕 光 功 能 , 有 效 调 节 光 能 在 整 个
光 系 统 中 的 合 理 分 配 。CP29 蛋 白 可 能 具 有 PS 中 心 与 可 迁 移 LHCII 之 间 连 接 蛋 白 的 功 能 , 通 过
可 逆 磷 酸 化 调 节 和 决 定 LHCII 在 两 个 光 系 统 之 间 的 亲 和 性 和 LHCII 的 状 态 迁 移 。 因 此 胁 迫 诱
导 的 单 子 叶 植 物 CP29 的 磷 酸 化 , 可 能 更 有 利 于 LHCII 从 PSII 复 合 体 上 的 解 离 、LHCII 三 体 的
解 聚 以 及 之 后 的 降 解 。
单 子 叶 植 物 与 双 子 叶 植 物 CP29 磷 酸 化 的 差 别 , 以 及 PSII 蛋 白 迁 移 周 转 规 律 的 不 同 , 可
能 与 单 子 叶 植 物 比 双 子 叶 植 物 较 为 高 等 有 关 , 与 单 子 叶 植 物 生 长 环 境 变 化 较 大 有 关 。 总 体 上
看 , 原 位 蛋 白 降 解 和 迁 移 以 及 CP29 的 快 速 磷 酸 化 都 可 能 使 单 子 叶 植 物 更 快 地 适 应 光 照 条 件 的
改 变 和 逆 境 胁 迫 。
关 键 词 : 单 双 子 叶 植 物 ; 光 系 统 II; 蛋 白 周 转 ; 磷 酸 化
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