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植物生理测定方法

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(pH6.8,3.125 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10min,4℃,15000g下离心5分钟。

(3)上样和电泳:每电泳槽加10μg叶绿素含量的样品。

电极缓冲液含0.1%SDS, 50mM/L Tris, 384mM/L 甘氨酸, pH 8.3。

采用Bio-Rad Mini-protein II 型电泳槽0.75mm凝胶板,恒流条件下,3mA/板,0-4℃避光条件下电泳约11h,直到样品接近凝胶板下沿停止电泳。

(4)固定、染色:凝胶板在固定液(50%甲醇,0.5mg/mlTMBZ,1M/L醋酸钠—醋酸,pH4.7 )中固定30min, 加入0.5% H2O2,立即照相保存。

9 植物组织中游离氨基酸总量的测定氨基酸是组成蛋白质的基本单位,也是蛋白质的分解产物。

植物根系吸收、同化的氮素主要以氨基酸和酰胺的形式进行运输。

所以测定植物组织中不同时期、不同部位游离氨基酸的含量对于研究根系生理、氮素代谢有一定意义。

试剂:(1)水合茚三酮试剂:正丙醇0.6g再结晶的茚三酮→15ml正丙醇→30ml正丁醇+60ml乙二醇→9ml pH 5.4乙酸-乙酸钠缓冲液。

(棕色瓶,4℃有效期10d)(2)乙酸乙酸钠缓冲液(pH5.4):称取乙酸钠54.4g→100ml蒸馏水→加热至沸腾,使体积蒸发至60ml左右→冷却→转入100ml容量瓶→加30ml冰醋酸→稀释至100ml。

(3)标准氨基酸:称取80℃下烘干的亮氨酸46.8mg,溶于10%异丙醇中,用10%异丙醇定容至100ml,取此液5ml,用蒸馏水稀释至50ml,即为5ug/ml 氨基氮之标准液。

(4)0.1%抗坏血酸:称取50mg抗坏血酸,溶于50ml蒸馏水中,即随配随用。

(5)10%乙酸。

实验步骤:(一)样品制备:取新鲜样品0.5g→5ml 10%乙酸(研磨)→用蒸馏水稀释至100ml→过滤在三角瓶中。

(二)制作标准曲线试剂管号1 2 3 4 5 6标准氨基酸/ml 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0无氨蒸馏水/ml 2.0 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0水合茚三酮/ml 3 3 3 3 3 3抗坏血酸/ml 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1每管含氮量/ug 0 1 2 3 4 5加完试剂后混匀,封口,置沸水中加热15min,取出后用冷水迅速冷却并不时摇动,是加热形成的红色被空气逐渐氧化而退去,进而呈现蓝紫色时,用60%乙醇定容至20ml,570nm测吸光度。

(三)样品测定吸取样品滤液1.0ml,放入20ml干燥试管中,加无氨蒸馏水1.0ml,其他步骤与制作标准曲线相同。

根据样品吸光度在标准曲线上查得含氮量。

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