本文我們將回顧一下2月份德國WALZ調(diào)制葉綠素熒光儀和光合儀GFS-3000參與發(fā)表的高分文章，其中不乏Molecular Plant, Nature Plants, Plant Cell, Plant Physiology, New Phytologist等等。德國WALZ制造的PAM調(diào)制葉綠素熒光儀在光合作用研究領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先~遙遙領(lǐng)先~
 

The MYC2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato (Molecular Plant, IF=27.5)
JAs是一類源于脂質(zhì)的脅迫激素，在一系列植物生理過程和脅迫反應中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。2024年2月8日，浙江大學園藝學院喻景權(quán)院士團隊在Molecular Plant(IF.27.5)雜志上發(fā)表題為The MYC2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato的研究文章。文章報告了PUB22（一種植物U-box型E3泛素連接酶）在調(diào)控番茄對 棉鈴蟲的抗性和其他JA反應中的重要作用。揭示了E3泛素連接酶PUB22通過泛素化降解JAZ4蛋白激活JA信號，同時受到激活的MYC2通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控進一步促進PUB22的表達，在JA信號中形成正反饋調(diào)節(jié)通路的分子機制。
 

JA信號對于植物對壞死性病原體感染、冷凍和滲透脅迫的響應以及各種發(fā)育過程（如花青素積累、初生根發(fā)育、毛狀體形成和雄性繁殖力）也是必不可少的。為了進一步研究PUB22-JAZ4模塊在多種JA響應過程中的作用，作者檢測了pub22、jaz4及pub22 jaz4突變體的灰霉病抗性、MeJA處理后的初生根長及花青素含量。結(jié)果顯示，PUB22的缺失增加了植物對灰霉病的易感性，減弱了JA誘導的初生根長抑制及花青素積累，而這些JA響應在很大程度上被JAZ4的突變所緩解，表明PUB22-JAZ4廣泛參與多種JA響應過程（下圖A-G）。其中圖B，脅迫對光合生理的影響通過IMAGING-PAM葉綠素熒光成像系統(tǒng)測量。
 

Double blocking of carbon metabolism causes a large increase of Calvin-Benson cycle compounds in cyanobacteria (Plant Physiology,  IF=7.1)
碳流調(diào)節(jié)器A(CfrA)可使非氮營養(yǎng)型藍藻中的碳通量適應氮條件。在缺氮條件下，CfrA會導致不能與氮結(jié)合的過量碳主要以糖原的形式儲存起來。通過亞砷酸鹽誘導的、不依賴氮的ParsB啟動子過量表達cfrA，可以分析CfrA積累對代謝的影響。
 

2024年2月20日，Plant Physiology雜志在線發(fā)表西班牙塞維利亞大學植物生物質(zhì)能與光能研究所MaríaIsabel Muro-Pastor實驗室題為Double blocking of carbon metabolism causes a large increase of Calvin-Benson cycle compounds in cyanobacteria的研究論文。在本研究中，研究人員考慮到cfrA過表達的主要后果是糖原積累，研究了合成這種聚合物能力受損的Synechocystis sp.。María Teresa Domínguez-Lobo等人對野生型菌株和不能合成糖原的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶突變體（ΔglgC）中的cfrA表達進行了表型比較分析。在野生型背景下，CfrA的積累會導致光合作用的重新調(diào)整，但不會影響生長。然而，在ΔglgC 菌株中，生長會隨著CfrA的積累而降低，光合作用也會受到嚴重影響。對細胞中的H、C和N含量進行的元素分析表明，野生型中cfrA的表達會導致C/N比值升高，這是由于氮同化減少所致。代謝組學研究表明，除了之前描述的糖原積累外，這些細胞還儲存了蔗糖和糖基甘油。然而，隨著cfrA的表達，缺乏糖原合成能力的細胞積累了大量卡爾文-本森循環(huán)中間產(chǎn)物。這些細胞中某些氨基酸的含量也有所增加，主要是丙氨酸、絲氨酸、纈氨酸、異亮氨酸和亮氨酸。研究結(jié)果表明，通過在不同條件和菌株中控制cfrA 的表達可以改變固定碳的分布，從而帶來潛在的生物技術(shù)效益。本研究中，Synechocystis sp. PCC 6803葉綠素熒光測量由雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100完成。
 

CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis  (Plant Cell, IF=11.6)
光系統(tǒng)I(PSI)是一個580 kDa 的大分子復合體，位于類囊體膜中，介導光合作用的電子傳遞。PSI由 18個蛋白質(zhì)亞基和近200個輔助因子組成。該復合體在類囊體膜上的組裝需要高度的空間和時間協(xié)調(diào)，并嚴重依賴于復雜的組裝機制。

2024年2月21日，Plant Cell(IF.11.6)雜志在線發(fā)表德國馬普分子植物生理研究所Ralph Bock實驗室標題為CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis的研究論文。文章報告并描述了擬南芥中的PSI組裝因子CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1（CEPA1）。經(jīng)生物信息學鑒定，CEPA1基因與已知的PSI組裝因子共同表達。CEPA1基因的缺失會導致植物表型蒼白和發(fā)育遲緩，但不會完全喪失光自養(yǎng)能力。生物物理和生物化學分析表明，這種表型是由PSI積累的特定缺陷引起的。研究人員還發(fā)現(xiàn)，CEPA1在翻譯后水平發(fā)揮作用，并與PSI共同定位在非垛疊的類囊體膜上。在活性凝膠電泳中，CEPA1與包括假定的PSI組裝中間體在內(nèi)的類囊體蛋白復合物共同遷移。最后，蛋白質(zhì)相互作用分析表明，CEPA1與PSI組裝因子PHOTOSYSTEM I ASSEMBLY3 PSA3相互合作�？傊�，本研究的數(shù)據(jù)支持CEPA1在PSI組裝中發(fā)揮重要但非必要的作用。本研究中，擬南芥光合活性相關(guān)的葉綠素熒光參數(shù)通過IMAGING-PAM葉綠素熒光成像系統(tǒng)和雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100測量。
 

Thylakoid membrane stacking controls electron transport mode during the dark-to-light transition by adjusting the distances between PSI and PSII (Nature Plants, IF=18.0)
光合作用線性電子傳遞(LET)和環(huán)形電子傳遞(CET)之間的平衡在植物適應和抵御光誘導損傷方面起著至關(guān)重要的作用。這種平衡很大程度上是通過磷酸化驅(qū)動的PSII-LHCII組裝和類囊體膜堆疊的改變來維持的。在從暗到光的轉(zhuǎn)變過程中，植物會將這種平衡從CET轉(zhuǎn)向LET，CET的作用是防止電子傳遞鏈過度還原，從而避免光誘導損傷，而LET的作用是實現(xiàn)高效的二氧化碳同化和生物量生產(chǎn)。

2024年2月23日以色列魏茨曼科學研究所生物分子科學系Reich, Ziv等人在Nature Plants(IF=18.0)雜志上發(fā)表題為Thylakoid membrane stacking controls electron transport mode during the dark-to-light transition by adjusting the distances between PSI and PSII的研究論文。研究人員使用冷凍-斷裂低溫掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等技術(shù)對擬南芥葉片暗-光轉(zhuǎn)換前后類囊體堆疊方式進行觀察，揭示了在這暗-光轉(zhuǎn)變過程中形成的獨特膜區(qū)，這些膜區(qū)同時具有類囊體網(wǎng)絡堆疊區(qū)和非堆疊區(qū)的特征。研究人員將這些區(qū)域稱為 "堆疊的類囊體雙層膜"，其形態(tài)特征的一個顯著結(jié)果是，驅(qū)動LET的兩個光系統(tǒng)（PSI和PSII）的距離變近和連通性全面增強。這反過來又減少了在兩個光系統(tǒng)之間傳輸電子的移動載體的擴散距離和障礙，從而最大限度地提高了LET，優(yōu)化了植物利用光能的能力。這里描述的從暗到光轉(zhuǎn)變過程中CET和LET 之間的轉(zhuǎn)變機制，很可能也用于由狀態(tài)轉(zhuǎn)換介導的色適應過程。本研究中，葉綠素熒光測量由雙通道葉綠素熒光儀DUAL-PAM-100完成。
 

附錄：德國WALZ公司PAM調(diào)制葉綠素熒光儀參與發(fā)表的其他高分文章
1. Diao, H., et al. (2024). "Uncoupling of stomatal conductance and photosynthesis at high temperatures: mechanistic insights from online stable isotope techniques."New Phytologist n/a(n/a). [IF=9.4, GFS-3000，3010-GWK1]

2. Du, Y., et al. (2024). "Carbon sequestration reduced by the interference of nanoplastics on copper bioavailability." Journal of hazardous materials 468: 133841. [IF=13.6, DUAL-PAM-100]

3. Grünhofer, P., et al. (2024). "Suberin deficiency and its effect on the transport physiology of young poplar roots." New Phytologist n/a(n/a). [IF=9.4, JUNIOR-PAM]

4. Li, X., et al. (2024). "Integrated ultrastructural, physiological, transcriptomic, and metabolomic analysis uncovers the mechanisms by which nicotinamide alleviates cadmium toxicity in Pistia stratiotes L." Journal of hazardous materials467: 133702.[IF=13.6, MAXI-IMAGING-PAM]

5. Long, S., et al. (2024). "Bioadsorption, bioaccumulation and biodegradation of antibiotics by algae and their association with algal physiological state and antibiotic physicochemical properties." Journal of hazardous materials 468: 133787. [IF=13.6, MAXI-IMAGING-PAM]

6. Wang, G., et al. (2024). "Resting cell formation in the marine diatom Thalassiosira pseudonana." New Phytologist n/a(n/a).[IF=9.4, PHYTO-PAM]

7. Levin, G., et al. (2024). "The protein phosphorylation landscape in photosystem I of the desert algae Chlorella sp." New Phytologist n/a(n/a).[IF=9.4, DUAL-PAM-100]

8. Bai, Y., et al. (2024). "ZmNF-YC1-ZmAPRG pathway modulates low phosphorus tolerance in maize." Journal of Experimental Botany. [IF=6.9, DUAL-PAM-100]

9. Busch, F. A., et al. (2024). "A guide to photosynthetic gas exchange measurements: Fundamental principles, best practice and potential pitfalls." Plant, Cell & Environment n/a(n/a). [IF=7.3, GFS-3000]

10. Ma, C., et al. (2024). "Copper-dependent control of uptake, translocation and accumulation of cadmium in hyperaccumlator Sedum alfredii." Science of The Total Environment 921: 171024. [IF=9.8, DUAL-PAM-100]

11. Qiu, X., et al. (2024). "Compensatory growth of Microcystis aeruginosa after copper stress and the characteristics of algal extracellular organic matter (EOM)." Chemosphere: 141422. [IF=8.8, IMAGING-PAM]

12. Zhou, Y., et al. (2024). "Environmental Concentrations of Herbicide Prometryn Render Stress-Tolerant Corals Susceptible to Ocean Warming." Environmental Science & Technology. [IF=11.4, GFS-3000]

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