光合作用的研究进展%3a从分子机理到绿色革命.pdfVIP

光合作用研究进展：从分予梳理銎i绿色革命 许火全 (中国科学院上海植物生理研究所 上海 200032) 无数微生物、檀物嚣动物掏成的生物圈，丰塞多彩磊又生虮勃勃。然两，它的存在、 ，≤转和发展一刻也离不开光合作用。只有光合作用才能为其中的无数生物提供它们所需要 1995)， II)眈喻为“生命的发动机”(J．Barber 的食物、氧气和能量。有人把光系统II(PS 长免真失馕鲠，因为光合据题中将太阳糍转换为用于蠢规物合成懿化学能并释放氧气熬过 雄，需要两个光系统的协同参与，并且涉及多种酶、几十个反应步骤，缺一不可。因此， 我#j有群由把整个光合机构和它所逑行的光合作厢过程沈喻为“生命的发动机”。这个“生 {爵魄发动机”，以太阳光为能源，首先将其转变为电熊、化学能，然后照于推动形形色色 的生命过程。 瞌】予其葡遗球生物圈的运转和入类社会静生存、莸鹱和繁荣不可或缺的藿要性，光合 作f{{一真是生物科学中一个重要的研究领域，迄今已缀召开11屡图际大会，出舨专萋途 阿部，期州2种，重要研究成果获诺贝尔奖6次．每年在雾种书刊上发袭关于光合作用的 交擎数予篇。因为个人鹩髓力羊睦时蔺有鞭，不可能在短对阍内阕读全部论文，并对整个研 究领域的研究进展傲全嚣系统的综述。这里只能对t996年E骚全曝会议以来几个已经取 得和有可能在不远的将来取得重要进展的方面以及热门课题做简要的介绍。至于发展趋 铮，钗擎可戳这样说，兜台杌拘的精细结构和基本反蕊机瑶的研究继续离分子东平深入， 毙台机构的台成、组装和功能调节机理的研究走向高潮，光合作用机理知识程农业上的应 川d：在孕育着新的绿色革命。 一、光台机构的糖细结构与基本反皮机理 天线与爱痤巾心在第11藩星际光合作用会议文集豹1017篇论文中，关于光合枫梅 结构的论文多达345篇，占总数的34％，其中关于反废中心和天线复合体的允别占17％和 t2％。而髓，1998年PhotosynthesisResearch出版了一期包括34篇论文的光台细菌反 班t扣心结构与功能静专集。可霓A髓对爱应中心结搀与功糍鹣装趣之大。 放氧关于光合作用中独莉的氧释放的机理，多年来一直是一个热门课题。在第1l 矧国际光合作用会议文集的1017篇论文中，这方面的论文56篇(占6％)，其中16篇是 蔗，尹锰簇(也有称锰中心、锰复合髂)约。入钠对赦氧枧理的浓浑研究兴趣可能孕育蓿一 个重大突破。 罄提{B，仅仅Ps 迸蛋门的还原和光自养生长，向人们普遍接受的光合作用电子传递的Z圈解提出了挑战。 然丽，后来另一些学者用同一些突变体所作韵研究表明，没有psI就不能固定cO。，这些 突变体所以能在光下固定Co，是由子它们仍禽有少量PsI(至少是野生型的溅)(Courl]ac 等1997．Boichenko和Bader1998)，从而再一次证明z图解的正确性。 A帮合成光台作用的光台磷酸纯和呼嗷作用的氧仡磷酸化在机理上是纂本相同的。 合成橇舞研究中取得钓最重要静进震。正是他们的这些出散的研究成果，使美国乖幸学院院 转催化机制(1993)获得了有力的实验证据的支持，从而获得普遍的接受，于1997年荣 获诺贝尔奖。 Bover的ATP合酶结合变化和旋转催化学说有两个基本要点：一是质子动力势用于酶 合成的ATP的释放：二是酶的各催化部位高度协同、顺序地起作用。这个学说的实验证 实和获奖，并不意味着ATP合成与调节机理研究的终结，相反，激励人们更加努力地去探 讨ATP台酶结构与功能方面许多没有解决的问题，形成新的研究热潮，1998年 286 Photosvnthesis 1999．Boyer1999，Orgel1999，Boekema等1999)的发表清楚地说明了这一点。 二、光合机构的合成、组装和活性调节机理与环境胁迫 =磷酸核酮糖羧化酶／氧化酶(Rubisco)由于其在光合碳同化过程中的关键作用， Rubi sco的合成、装配和活性调节机理多年来一直是光合作用研究领域的一个热门课题。 Research刊出的70篇文章中，关于这个酶的竟有5篇，其