纳米氧化钛促进光合碳同化作用的机制研究

时间：2012-11-22

鉴于纳米氧化钛的光催化特性,我们曾研究证实这种光催化特性与*的光合作用有密切关系,不仅能明显促进光能的吸收、光能转换为电能及活跃的化学能,还能促进CO2的同化,但对于促进碳同化的作用机制缺乏深入研究。因此我们利用一定浓度的纳米氧化钛处理*这一研究光合作用的模式植物,从基因表达和蛋白结构、含量及活性变化方面系统的研究了光合碳同化过程中关键酶Rubisco(ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase)以及调控其活性的Rubsico活化酶的变化,从分子水平阐述了纳米氧化钛促进碳同化的主要机制,为纳米复合肥的开发利用提供了充分的理论依据。论文主要涉及以下几个内容: (1)利用RT-PCR和Northern-Blotting及蛋白电泳和Western-blotting分析手段研究纳米氧化钛处理后*Rubisco活化酶及Rubisco酶基因表达和蛋白含量的变化。结果表明:纳米氧化钛能明显促进mRNA表达,Rubisco小亚基mRNA和Rubisco大亚基mRNA表达量分别增加了32%和23%,rca(Rubisco活化酶)的mRNA增加更显著,约为51%。*体内Rubisco,Rubisco活化酶含量分别增加了40%和42%。 (2)研究了纳米氧化钛处理后*体内Rubisco活化酶结构和活性的影响。酶活性分析表明纳米氧化钛处理后Rubisco活化酶活性有明显的提高,为对照处理酶活性的2.7倍,而体相氧化钛处理效果不明显。吸收光谱和荧光发射光谱强度也明显**对照的纯Rubisco活化酶,CD光谱计算证实纳米氧化钛处理的活化酶二级结构与对照有较大差异,α-螺旋、β-折叠和β-转角结构都有明显的增加,分别为12%、18%和13%,无规则卷曲明显下降,证实纳米氧化钛处理明显改变了Rubisco活化酶的二级结构。 (3)用纳米氧化钛处理*后在国内外**证实纳米氧化钛的处理可诱导*体内形成Rubsico及Rubsico-Rubsico活化酶组成的**复合体。从纳米氧化钛处理的*体内纯化得到的蛋白其SDS-PAGE电泳分析证明除具有Rubsico的大小亚基(55kD,14.4kD)之外,在邻近大亚基处还具有Rubsico活化酶的45和41kD的两个大亚基;非变性PAGE电泳分析证明除具有Rubsico的一条带(560kD)以外,还有一条分子量在1200kD左右的带,经过蛋白印迹证实为Rubsico和Rubsico活化酶的复合体;通过酶活性分析表明该**复合体的羧化活性是对照纯Rubisco羧化酶活性的2.67倍,同时还具有Rubsico活化酶水解ATP的功能。这种酶蛋白**复合体总巯基数比对照纯Rubisco每mol多53个,表面巯基数多21个;吸收光谱和荧光发射光谱强度的增加显示色氨酸残基量明显**对照的纯Rubisco, CD光谱计算表明酶蛋白**复合体的二级结构与对照纯Rubisco有较大差异,α-螺旋和β-转角结构明显增加。通过研究我们认为纳米氧化钛促进光合碳反应的主要分子机制为:纳米氧化钛处理后,*体内Rubisco活化酶结构产生了变化,使其活性得到大幅度的提高,并且通过促进Rubisco和Rubisco活化酶mRNA表达使两者含量在*体内也一定程度的增加,进而诱导形成了Rubsico-Rubsico活化酶复合体,较终促进了Rubsico的羧化作用,提高了CO2的同化效率

光触媒的用途

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中科院应用纳米技术去除饮用水微污染物
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光触媒抗霉性能评价方法初步研究
为研究光触媒抗菌效果评价方法,以霉菌为抗菌对象,用不同载体、培养基和染菌浓度对抗霉效果影响进行了试验观察。结果,在查氏培养基上霉菌生长缓慢,培养周期较长;在马铃薯蔗糖培养基上,各种霉菌生长良好,孢子成熟得快;光触媒抗霉菌试验用无碳源培养时霉菌生长不影响抗菌结果判断。白口铁和PVC作为试验载体影响霉菌生长;以棉布为载体,接种菌量适宜,光触媒的抑菌能力能够较好地体现。以含36 g/L含磷灰
一个纳米线光子开关为光子计算机诞生打下基础
计算机速度可能每年都在提高，但如果用光脉冲而不是电流来代表它的二进制代码1和0，将给计算速度带来质的飞跃。据每日科学网9月10日报道，美国宾夕法尼亚大学研究人员用硫化镉纳米线制造出了**个全光光子开关，并将其与逻辑门结合，而这是计算机芯片处理信息的基本组成部分。研究人员指出，这是光子学*领域的重要进展，未来有望带来用光计算的光子计算机。相关论文发表在《自然·纳米技术》杂志上。研究由该校工程与
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