不同作物光合蛋白復(fù)合物的提取及比較分析

王儒情 華 瑋 劉 軍

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料作物生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，430062，湖北武漢；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，100081，北京）

糧油安全是涉及社會(huì)、國(guó)家與個(gè)人等多個(gè)層面的問題。近50年來，通過提高作物收獲指數(shù)，糧油作物產(chǎn)量得到大幅提高[1]。然而當(dāng)前作物收獲指數(shù)已接近極限，大幅提高收獲指數(shù)可能性并不大；此外，隨著人口增長(zhǎng)和城市化的推進(jìn)，大幅增加耕地面積可能性也不存在[1-2]；光合作用是植物維持生命的主要能量來源，光能轉(zhuǎn)化效率理論值約4%，但是實(shí)際值僅約1%，光合作用仍有很大提升空間，進(jìn)一步改良光能利用效率或成為未來大幅度提高作物產(chǎn)量重要的甚至是唯一可行的途徑[3-5]。并且，改良光能利用效率還可以實(shí)現(xiàn)逆境脅迫條件下的作物增產(chǎn)[6]。光能捕獲、吸收和傳遞等光反應(yīng)在類囊體膜上進(jìn)行，類囊體膜主要由光系統(tǒng)I（PSI）、光系統(tǒng)II（PSII）、細(xì)胞色素b6f（Cytb6f）復(fù)合體和 ATP 合酶復(fù)合體（ATPase）4種多亞基整合膜蛋白復(fù)合物組成[7]。因此，揭示不同作物類囊體膜復(fù)合物之間的異同點(diǎn)對(duì)改良光合作用具有重要的理論指導(dǎo)意義。

作物根據(jù)光合作用類型主要分為 C3型（如水稻、煙草）和C4型（如玉米、白花菜）[8]；根據(jù)子葉數(shù)目分為單子葉作物（如水稻、玉米）和雙子葉作物（如煙草、白花菜）；根據(jù)染色體倍性分為二倍體作物（如煙草、水稻）和多倍體作物（如油菜、大豆、花生）。目前關(guān)于作物光合作用機(jī)制的研究已從形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化和細(xì)胞水平深入到蛋白質(zhì)與基因的分子水平，而類囊體膜作為植物光反應(yīng)的場(chǎng)所，探究其組成特征對(duì)分析作物的光合特性、改良育種以及研究植物的發(fā)育進(jìn)化都起到關(guān)鍵作用。

葉綠體的類囊體膜復(fù)合物是疏水性大分子膜蛋白，為分離這類疏水性強(qiáng)的大分子膜蛋白，有研究者[9]建立了藍(lán)綠溫和凝膠電泳系統(tǒng)（blue native polyacrylamide gel electrophoresis，BN-PAGE），利用該技術(shù)可真實(shí)反映復(fù)合物的大小、數(shù)量、組成及相對(duì)豐度等。BN-PAGE一方面依靠考馬斯亮藍(lán)G250對(duì)蛋白的結(jié)合，為蛋白質(zhì)提供負(fù)電荷，利用電場(chǎng)力分離不同蛋白復(fù)合物；另一方面，可根據(jù)蛋白分子量的大小，利用分子篩效應(yīng)進(jìn)行分離，在研究葉綠體類囊體膜復(fù)合物的組成、生物發(fā)生中具有十分重要的作用[10]。目前BN-PAGE最常用于分析雙子葉擬南芥和單子葉水稻類囊體膜組成，而關(guān)于玉米、油菜等的研究較少[11-12]。

本研究以雙子葉 C3光合模式植物擬南芥和本氏煙草、單子葉C3光合模式作物水稻和C4光合玉米、雙子葉 C4光合白花菜、C3-C4光合中間型Moricandiasuffruticos（MS）二倍體物種以及多倍體作物油菜、大豆和花生為材料，運(yùn)用 BN-PAGE技術(shù)手段，從生化分子水平解析C3型與C4型、單子葉與雙子葉、二倍體與多倍體不同類型作物光合蛋白復(fù)合物的差異，為改良光合作用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用擬南芥、本氏煙草、水稻、玉米、MS、白花菜、油菜、大豆和花生共9種植物為材料，分別編號(hào)1～9，擬南芥為Col-0生態(tài)型，水稻為秈稻。擬南芥、本氏煙草、MS、白花菜和油菜種子均由本課題組保存，其中擬南芥、煙草、MS和白花菜種植于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所溫室，培養(yǎng)條件為溫度22℃，光照強(qiáng)度約100μmol/(m2?s)，光周期為16h/8h（光/暗）。油菜也種植于該溫室，培養(yǎng)條件為白天溫度 24℃，夜間溫度 22℃，光照強(qiáng)度約 200μmol/(m2?s)，光周期為 16h/8h（光/暗）。水稻、玉米、大豆和花生取自油料作物研究所試驗(yàn)田。為確保不同物種之間取樣的一致性和結(jié)果的可比性，根據(jù)不同作物的生長(zhǎng)發(fā)育周期，葉片取樣時(shí)以3周齡的擬南芥為參照，分別對(duì)應(yīng)煙草、水稻、玉米、MS、白花菜、大豆、油菜和花生第3周、8周、6周、4周、4周、3周、9周、4周的新生完全展開葉。

1.2 類囊體膜蛋白樣品的制備

按照J(rèn)?rvi等[13]的方法稍做改動(dòng)進(jìn)行9個(gè)植物類囊體蛋白的提取制備。將材料從-80℃冰箱中取出，在研缽中倒入少許液氮研磨至粉末狀后，加入低滲裂解液[50mmol/L Hepes-KOH（pH 7.5），330mmol/L山梨醇，2mmol/L EDTA，1mmol/L MgCl2，5mmol/L抗壞血酸，0.05% BSA，10mmol/L氟化鈉]，轉(zhuǎn)至冰上繼續(xù)研磨至漿液均勻，3層Miracloth濾布過濾，于4℃、8000g離心10min得到類囊體膜沉淀，用shock緩沖液[50mmol/L Hepes-KOH（pH 7.5），5mmol/L 山梨醇，5mmol/L MgCl2，10mmol/L氟化鈉]洗滌 1次，用儲(chǔ)存緩沖液[50mmol/L Hepes-KOH（pH 7.5），100mmol/L山梨醇，10mmol/L MgCl2，10mmol/L氟化鈉]重懸洗滌1次。再次加入100μL儲(chǔ)存緩沖液并按Porra等[14]的方法進(jìn)行葉綠素含量定量。用適量預(yù)冷樣品緩沖液[25mmol/L BisTris-HCl（pH 7.0），20%（W/V）甘油，10mmol/L氟化鈉]將葉綠素濃度調(diào)整為1.0mg/mL，加入等體積含2%（W/V）去垢劑DM的樣品緩沖液，輕輕用手指彈勻至懸濁液慢慢變?yōu)槌吻?，黑暗處冰浴增?0min，4℃、18 000g離心20min后吸出上清液即為類囊體膜蛋白溶液。加入1/10體積上樣緩沖液[100mmol/L BisTris-HCl（pH 7.0），2.5%考馬斯亮藍(lán)G250，500mmol/L 6-氨基己酸，30%甘油]，然后上樣電泳。

1.3 一向BN PAGE

按照 Liu等[15-16]的方法進(jìn)行一向 BN PAGE，并稍做改動(dòng)。根據(jù)用戶手冊(cè)，采用XCell SureLock mini-cell和Native PAGETM Novex 4-16% Bis-Tris mini gel進(jìn)行藍(lán)綠溫和膠電泳。電泳中先使用含0.01%考馬斯亮藍(lán) G250的陰極緩沖液[50mmol/L Tricine，15mmol/L BisTris-HCl（pH 7.0）]電泳至分離膠 1/3處時(shí)更換為含 0.001% G250的陰極緩沖液，陽(yáng)極緩沖液始終為50mmol/L BisTris-HCl（pH 7.0）。為了保證蛋白復(fù)合物的完整性，于 4℃冰箱中進(jìn)行電泳以保證低溫環(huán)境。先25V電泳2h，隨后每隔0.5h電壓升高25V，直至電壓升至150V，整個(gè)電泳過程約5h。

1.4 二向SDS－PAGE

灌制 10cm×10cm、厚度 1.5mm 的 12% SDSPAGE凝膠。一向BN-PAGE結(jié)束后，立即切下進(jìn)行二向電泳，放入6mL平衡液[100mmol/L Tris HCl（pH 6.8），8mol/L 尿素，5% SDS，5% β-巰基乙醇，20%甘油]中，75℃水浴20min，在室溫?fù)u床上平衡20min。將處理后的膠條推入膠板緊貼分離膠表面，用10mA/板的恒流進(jìn)行電泳。電泳結(jié)束后，將凝膠放入染色液，搖床上室溫緩慢搖晃2h；清水沖洗干凈，加脫色液室溫脫色至背景干凈即可。

1.5 免疫印跡

將分離的蛋白質(zhì)電轉(zhuǎn)移到 PVDF膜上，5%脫脂奶粉室溫封閉1h，加入對(duì)應(yīng)的一抗，于4℃下過夜結(jié)合，再和帶有 HRP標(biāo)簽的羊抗兔抗體（1︰15000）反應(yīng) 30min后，加入 ECL室溫黑暗孵育5min后顯影拍照并保存。除二抗（上海碧云天生物技術(shù)有限公司，貨號(hào)A0208）外，所有抗體均購(gòu)自瑞士Agrisera公司。

2 結(jié)果與分析

2.1 藍(lán)綠溫和膠電泳技術(shù)制備植物類囊體膜復(fù)合物方法的優(yōu)化

采用4種不同濃度的非離子型去垢劑十二烷基-β-D-麥芽糖苷（n-Dodecyl-β-D-Maltopyranoside，DM）增溶擬南芥類囊體膜蛋白，發(fā)現(xiàn)DM終濃度為1%時(shí)類囊體膜增溶效果更好（圖1a和b）。通過藍(lán)綠溫和膠電泳，有10條清晰的條帶被分離出來。通過文獻(xiàn)查閱和經(jīng)驗(yàn)分析，條帶Ⅰ為NDH-PSⅠ，Ⅱ?yàn)?PSⅡ的超級(jí)復(fù)合物（PSⅡSC），Ⅲ為 PSⅡ的二聚體（PSⅡD）和PSⅠ的單體（PSⅠM），Ⅳ為FoF1-ATPase，Ⅴ為 PSI核心亞基（PSⅠcore），Ⅵ為ATPase/Cytb6f復(fù)合物，Ⅶ為CP43缺失的PSⅡ核心復(fù)合物，Ⅷ為L(zhǎng)HCⅡ的三聚體（LHCⅡT），Ⅸ為L(zhǎng)HCⅡ的單體（LHCⅡD），而條帶Ⅹ是未參與復(fù)合物形成的游離蛋白[17-18]。

與1% DM相比，0.5% DM增溶類囊體膜蛋白復(fù)合物條帶模糊，說明增溶劑含量太少，不足以達(dá)到充分增溶效果；而2% DM的條帶Ⅰ和Ⅲ明顯變細(xì)，說明增溶劑濃度太高，引起復(fù)合物的降解。一向電泳染色后，分別用12%和15% SDS-PAGE進(jìn)行二向電泳并染色。復(fù)合物得到較好分離，共得到52個(gè)蛋白點(diǎn)（圖1c）。經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，15%凝膠分離時(shí)，蛋白點(diǎn)主要集中在凝膠上部，而12%分離膠蛋白點(diǎn)分布較為均勻，因此12%凝膠濃度分離效果優(yōu)于15%。

圖1 BN/SDS-PAGE電泳分析模式植物擬南芥類囊體膜蛋白復(fù)合物Fig.1 BN/SDS -PAGE analysis of thylakoid membrane protein complexes in the model plant Arabidopsis

2.2 一向電泳比較分析不同作物類囊體膜復(fù)合物的差異特征

采用優(yōu)化后的BN-PAGE體系提取9種植物的類囊體膜復(fù)合物，并進(jìn)行BN-PAGE一向電泳。與煙草和水稻等C3作物相比，玉米和白花菜等C4作物PSⅡSC分離出更多條帶，且條帶更清晰，這與C4植物光能轉(zhuǎn)化效率高的事實(shí)相一致（圖2a）。而煙草和水稻中 PSⅡD含量高于玉米和白花菜。同樣是 C3作物，與單子葉水稻相比，雙子葉煙草的PSⅡSC分離出更多條帶；而玉米和白花菜都屬于C4型光合作用植物，與單子葉作物玉米相比，白花菜除了分離出較多的PSⅡSC，在PSⅡSC上游還存在幾條蛋白條帶，根據(jù)文獻(xiàn)[12]和經(jīng)驗(yàn)推測(cè)是PSⅠ-NDH復(fù)合物。

植物多倍體現(xiàn)象十分常見，多倍體植物具有細(xì)胞體積大、葉片寬厚、抗逆性和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[19]。但是通過一向電泳分析，多倍體作物油菜、大豆和花生的光合復(fù)合物并不高于二倍體作物煙草和水稻。擬南芥和MS的 PSⅡcore遠(yuǎn)高于其他作物。ATPase和Cytb6f在水稻中最多，玉米和白花菜中其次。此外，在煙草、水稻和玉米中都分離到PSⅡSC，擬南芥PSⅡSC的條帶幾乎不可見（圖2a和b），可能是因?yàn)閿M南芥的光合復(fù)合物對(duì)溫度等外界因素更敏感，在提取和電泳過程中降解嚴(yán)重，所以在相同條件下擬南芥光合復(fù)合物幾乎不可見[12]。

圖2 BN-PAGE電泳分析不同作物類囊體膜蛋白復(fù)合物Fig.2 BN-PAGE analysis of thylakoid membranes in different crops

2.3 一向免疫印跡比較分析不同作物類囊體膜復(fù)合物的差異特征

為了進(jìn)一步確認(rèn)類囊膜復(fù)合物的豐度和位置，并比較不同作物類囊體膜差異性，用4大復(fù)合物的標(biāo)志性抗體進(jìn)行一向免疫印跡試驗(yàn)[20]。結(jié)果（圖3）表明，不同作物類囊體膜復(fù)合物的蛋白含量具有很大差別。首先，C4作物玉米和白花菜中D1蛋白在PSⅡSC中含量高于C3作物水稻和煙草（圖3a），而 PSⅡcore中水稻和煙草又高于玉米和白花菜。但是MS作為一種C3―C4中間型植物，無論是與C3還是C4植物相比，PSⅡSC中D1蛋白含量都顯著降低。其次，在單子葉植物和雙子葉植物中，單子葉作物水稻和玉米中 PSⅡD分別低于雙子葉植物煙草和白花菜。同時(shí)發(fā)現(xiàn)多倍體作物油菜、大豆和花生PSⅡD含量高于煙草等二倍體作物。

Cytb6f在電子傳遞、調(diào)節(jié)光合電子傳遞鏈的電子速度與流向、PSⅡ與 PSⅠ之間的狀態(tài)轉(zhuǎn)移等方面具有十分重要的作用[21]。一向免疫印跡試驗(yàn)（圖3b）表明，水稻中Cytb6f復(fù)合物最多，油菜和MS中含量較少。與C3作物水稻相比，玉米中Cytb6f含量下降；然而白花菜中 Cytb6f卻高于煙草。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)同樣是C4植物，白花菜中Cytb6f含量高于玉米，而同樣是C3植物，單子葉水稻Cytb6f含量高于雙子葉作物煙草。多倍體作物大豆和花生的Cytb6f復(fù)合物表達(dá)量高于擬南芥和煙草。在多倍體油料作物油菜、大豆和花生中，油菜中Cytb6f含量明顯低于大豆和花生。

葉綠體自身基因psaa編碼的光反應(yīng)中心蛋白PsaA作為原初反應(yīng)中心在PSⅠ中發(fā)揮重要作用。免疫印跡結(jié)果（圖3c）表明PsaA在玉米中表達(dá)量顯著高于其他作物。同時(shí)發(fā)現(xiàn)多倍體作物大豆和花生中PsaA含量并不高于二倍體，意味著多倍體和二倍體之間PSⅠ豐度可能并不具有顯著性差異。有意思的是，與大豆和花生相比，同樣是多倍體油料作物油菜中PsaA含量較低。與C3雙子葉作物煙草相比，C4雙子葉作物白花菜中PSⅠ核心亞基PsaA在PSⅠM含量更高，但是在PSⅠcore中則較低。

葉綠體 ATP合酶最終使光合生物實(shí)現(xiàn)了光能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化[22]。圖 3d表明不同作物 CF1β（AtpB）的差異性表現(xiàn)在2個(gè)方面：一是ATPase復(fù)合體的存在形式；二是ATPase復(fù)合體的豐度。一方面玉米和水稻等單子葉ATPase復(fù)合體主要以F1―ATPase復(fù)合物形式存在，而擬南芥，煙草和白花菜等雙子葉植物主要以FoF1―ATPase形式存在；另一方面，單子葉作物水稻和玉米中ATPase復(fù)合體豐度比擬南芥，煙草、白花菜等雙子葉植物高，這可能是單子葉和雙子葉作物之間的差異性引起的。

2.4 免疫印跡分析類囊體膜四大復(fù)合物及其組成亞基

一向免疫印跡進(jìn)一步確認(rèn)了類囊膜復(fù)合物豐度和位置的差異性，但是不同作物對(duì)應(yīng)亞基總含量是否有差別尚不清楚。因此，用常規(guī)免疫印跡分析各作物中四大復(fù)合物總含量。作為 PSⅡ中周轉(zhuǎn)最快的蛋白，D1含量和PSⅡ含量成正相關(guān)關(guān)系。結(jié)果（圖4a）表明，水稻中D1含量最高，說明水稻中PSⅡ含量最高。免疫印跡結(jié)果表明水稻中Cytb6f復(fù)合體最多，這與一向免疫印跡結(jié)果類似（圖4b）。還發(fā)現(xiàn)同樣是C4植物，白花菜中Cytb6f含量高于玉米，而同樣是C3植物，單子葉植物水稻Cytb6f含量高于雙子葉植物煙草。多倍體作物大豆和花生的 Cytb6f復(fù)合物表達(dá)量高于擬南芥和煙草。在多倍體油料作物油菜、大豆和花生中，油菜中Cytb6f含量明顯低于大豆和花生。有趣的是，不同作物之間 Cytb6f復(fù)合物的核心亞基 Cyt f分子量差異很大。同時(shí)，玉米中PsaA表達(dá)量顯著高于其他8種作物，并且C4作物白花菜中PsaA含量高于C3作物煙草（圖4c）。同時(shí)，多倍體作物油菜、大豆和花生中PsaA總含量與二倍體植物擬南芥和煙草相當(dāng)。ATP酶復(fù)合物核心亞基CF1β在單子葉水稻和玉米中表達(dá)量高于雙子葉作物煙草和白花菜，這點(diǎn)與一向BN-PAGE免疫印跡結(jié)果類似（圖4d）。

圖4 免疫印跡分析不同作物光合蛋白Fig.4 Immunoblotting analysis of photosynthetic proteins in different crops

2.5 二向SDS-PAGE分離各復(fù)合物亞基

為了進(jìn)一步驗(yàn)證類囊體膜的哪種復(fù)合物含量在C3向C4、雙子葉向單子葉進(jìn)化中發(fā)生更顯著的變化，9種作物類囊體膜復(fù)合物經(jīng)過BN-PAGE分離后，用二向SDS-PAGE變性電泳繼續(xù)分離復(fù)合物的組分[15]。每個(gè)蛋白亞基按分子量大小在膠內(nèi)分開，經(jīng)考馬斯亮藍(lán)染色后得到清晰的蛋白點(diǎn)（圖5）。其中在 SDS-PAGE凝膠上擬南芥共分離得到蛋白點(diǎn)33個(gè)、煙草43個(gè)、水稻40個(gè)、玉米45個(gè)、MS 30個(gè)、白花菜45個(gè)、油菜30個(gè)、大豆32個(gè)、花生32個(gè)。

二向考染得到了與一向免疫印跡類似的結(jié)果（圖5）。首先，C4植物玉米和白花菜的D1分別表達(dá)量高于水稻和煙草。然而MS作為C3―C4中間型植物，無論是與C3植物相比，還是與C4植物相比，D1蛋白含量都明顯降低。其次，雙子葉煙草與單子葉水稻中D1表達(dá)量相當(dāng)，白花菜比玉米中D1蛋白含量高。同時(shí)發(fā)現(xiàn)油菜、大豆和花生等多倍體植物中D1高于擬南芥和煙草等二倍體植物。并且二向電泳染色也發(fā)現(xiàn)玉米中PsaA含量比較高?？既窘Y(jié)果還表明，單子葉植物水稻和玉米ATPase含量高于雙子葉植物擬南芥和煙草等。

圖5 二向BN/SDS PAGE分析不同作物類囊體膜復(fù)合物組成亞基Fig.5 Analysis of thylakoid membrane components in different crops by 2D BN/SDS PAGE

3 討論

藍(lán)綠溫和膠電泳系統(tǒng)是一種非常有效的可以根據(jù)分子質(zhì)量的不同而將完整的蛋白質(zhì)復(fù)合物區(qū)分開的可靠方法[23]。不僅可以通過一向染色和免疫印跡試驗(yàn)進(jìn)一步確定復(fù)合物的位置和豐度，還可以在變性條件下進(jìn)一步通過 SDS-PAGE電泳進(jìn)行二向電泳，分析復(fù)合物中單個(gè)亞基豐度。本研究以模式植物擬南芥為材料對(duì)BN-PAGE進(jìn)行優(yōu)化，基于研究結(jié)果，認(rèn)為該體系同樣適用于其他作物。在擬南芥中通過使用不同濃度梯度非離子型膜蛋白增溶劑DM結(jié)合不同增溶時(shí)間梯度，發(fā)現(xiàn)當(dāng)DM濃度1%、增溶時(shí)間10min時(shí)效果相對(duì)最佳，具體表現(xiàn)為不同分子量大小的光合復(fù)合體條帶分離完全且各條帶均清晰可見，特別是可以分析完整的大分子量超級(jí)復(fù)合體和二聚體（圖1a和b）。在使用這一優(yōu)化的技術(shù)體系對(duì)水稻、玉米和大豆等其他不同作物進(jìn)行BN-PAGE時(shí)可以分離出與模式植物擬南芥同樣的各復(fù)合物條帶，達(dá)到非常相似的預(yù)期效果（圖2），說明通過控制相同的試驗(yàn)條件來分析差異的優(yōu)化技術(shù)方法對(duì)于研究不同植物的光合性狀具有一定的通用性。但仍有改進(jìn)空間，如二向蛋白電泳還可增加蛋白質(zhì)上樣量，使用 SDS-Urea-PAGE凝膠等改進(jìn)分辨率，并且經(jīng)二向SDS-PAGE電泳后，還可以進(jìn)行質(zhì)譜鑒定。

本研究分析和解釋不同類別植物間光合蛋白復(fù)合物是否存在差異性，選取9種代表性植物，借助藍(lán)綠溫和膠技術(shù)手段，從生化分子水平解析C3型與C4型、單子葉與雙子葉、二倍體與多倍體不同作物其光合蛋白復(fù)合物的差異性，為定向改良光合作用提供理論參考。結(jié)果表明，與C3、雙子葉和二倍體作物相比，C4、單子葉和多倍體作物中PSⅡ核心蛋白D1在超級(jí)復(fù)合物中分別表現(xiàn)出高豐度，也就是超級(jí)復(fù)合物含量比較高（圖3a）。光能的捕獲和傳遞通過光合復(fù)合物進(jìn)行，該結(jié)果可能在一定程度解釋了C4、單子葉和多倍體作物光合效率比較高的原因。結(jié)果還表明，雖然不同作物中Cytb6f含量不具有明顯規(guī)律性，但是差異性很大，暗示Cytb6f復(fù)合物也是光合作用改良靶點(diǎn)。并且已有研究[24]表明，過表達(dá)CytC6基因可促進(jìn)電子傳輸進(jìn)而提高大田中煙草生物量。免疫印跡和考染結(jié)果都表明單子葉植物水稻和玉米ATPase含量高于雙子葉植物擬南芥和煙草等。這或許是單子葉植物生物量高于雙子葉植物的原因。在光能轉(zhuǎn)化過程中，類囊體膜電子傳遞為碳同化提供還原力，因此，類囊體膜復(fù)合物上電子傳遞速率將直接影響碳同化進(jìn)而影響光合作用。也就是說，只要過表達(dá)的基因可以促進(jìn)電子傳輸就可以提高田間作物生物量。本研究主要圍繞C3型與C4型、單子葉與雙子葉以及二倍體與多倍體作物之間光合特性的比較展開，沒有進(jìn)行不同作物及其亞種之間光合性狀比較，然而許多作物的不同亞種，如水稻的秈稻和粳稻在形態(tài)特征和農(nóng)藝性狀等方面有所不同，探究秈稻和粳稻的光合性狀差異對(duì)于通過遺傳改良選育高光效、高產(chǎn)、高抗水稻具有重要的潛在的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)于其他作物不同亞種的改良同樣具有借鑒意義，后續(xù)需要對(duì)其他重要農(nóng)作物及其亞種之間的光合性狀差異進(jìn)行進(jìn)一步研究，比較分析不同作物間光合蛋白復(fù)合物差異為作物光合性狀的改良和光合效率的提高提供參考。

4 結(jié)論

運(yùn)用藍(lán)綠溫和膠（BN-PAGE）技術(shù)手段證明了不同類別作物光合復(fù)合物及其相應(yīng)代表性亞基在蛋白豐度和組成形式等方面具有顯著不同。與C3、雙子葉、二倍體作物相比，C4、單子葉和多倍體作物中PSⅡ核心蛋白D1在復(fù)合物中的含量均升高；水稻中Cytb6f含量最高，不同作物之間Cytb6f核心亞基Cyt f豐度差異較大；玉米中PSⅠ核心亞基PsaA的含量顯著高于其他作物，且C4作物高于C3作物；單子葉植物中ATP酶復(fù)合物核心亞基CF1β含量顯著高于雙子葉植物。