叶绿素荧光仪和光合仪高分应用文章集锦（2024年2月）
本文我们将回顾一下2月份德国WALZ调制叶绿素荧光仪和光合仪GFS-3000参与发表的高分文章，其中不乏Molecular Plant, Nature Plants, Plant Cell, Plant Physiology, New Phytologist等等。德国WALZ制造的PAM调制叶绿素荧光仪在光合作用研究领域遥遥领先~遥遥领先~
JAs是一类源于脂质的胁迫激素，在一系列植物生理过程和胁迫反应中发挥着至关重要的作用。2024年2月8日，浙江大学园艺学院喻景权院士团队在Molecular Plant(IF.27.5)杂志上发表题为The MYC2-PUB22-JAZ4 module plays a crucial role in jasmonate signaling in tomato的研究文章。文章报告了PUB22（一种植物U-box型E3泛素连接酶）在调控番茄对 棉铃虫的抗性和其他JA反应中的重要作用。揭示了E3泛素连接酶PUB22通过泛素化降解JAZ4蛋白激活JA信号，同时受到激活的MYC2通过转录调控进一步促进PUB22的表达，在JA信号中形成正反馈调节通路的分子机制。
JA信号对于植物对坏死性病原体感染、冷冻和渗透胁迫的响应以及各种发育过程（如花青素积累、初生根发育、毛状体形成和雄性繁殖力）也是必不可少的。为了进一步研究PUB22-JAZ4模块在多种JA响应过程中的作用，作者检测了pub22、jaz4及pub22 jaz4突变体的灰霉病抗性、MeJA处理后的初生根长及花青素含量。结果显示，PUB22的缺失增加了植物对灰霉病的易感性，减弱了JA诱导的初生根长抑制及花青素积累，而这些JA响应在很大程度上被JAZ4的突变所缓解，表明PUB22-JAZ4广泛参与多种JA响应过程（下图A-G）。其中图B，胁迫对光合生理的影响通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统测量。
碳流调节器A(CfrA)可使非氮营养型蓝藻中的碳通量适应氮条件。在缺氮条件下，CfrA会导致不能与氮结合的过量碳主要以糖原的形式储存起来。通过亚砷酸盐诱导的、不依赖氮的ParsB启动子过量表达cfrA，可以分析CfrA积累对代谢的影响。
2024年2月20日，Plant Physiology杂志在线发表西班牙塞维利亚大学植物生物质能与光能研究所MaríaIsabel Muro-Pastor实验室题为Double blocking of carbon metabolism causes a large increase of Calvin-Benson cycle compounds in cyanobacteria的研究论文。在本研究中，研究人员考虑到cfrA过表达的主要后果是糖原积累，研究了合成这种聚合物能力受损的Synechocystis sp.。María Teresa Domínguez-Lobo等人对野生型菌株和不能合成糖原的ADP-葡萄糖焦磷酸化酶突变体（ΔglgC）中的cfrA表达进行了表型比较分析。在野生型背景下，CfrA的积累会导致光合作用的重新调整，但不会影响生长。然而，在ΔglgC 菌株中，生长会随着CfrA的积累而降低，光合作用也会受到严重影响。对细胞中的H、C和N含量进行的元素分析表明，野生型中cfrA的表达会导致C/N比值升高，这是由于氮同化减少所致。代谢组学研究表明，除了之前描述的糖原积累外，这些细胞还储存了蔗糖和糖基甘油。然而，随着cfrA的表达，缺乏糖原合成能力的细胞积累了大量卡尔文-本森循环中间产物。这些细胞中某些氨基酸的含量也有所增加，主要是丙氨酸、丝氨酸、缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸。研究结果表明，通过在不同条件和菌株中控制cfrA 的表达可以改变固定碳的分布，从而带来潜在的生物技术效益。本研究中，Synechocystis sp. PCC 6803叶绿素荧光测量由双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100完成。
CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis (Plant Cell, IF=11.6)
光系统I(PSI)是一个580 kDa 的大分子复合体，位于类囊体膜中，介导光合作用的电子传递。PSI由 18个蛋白质亚基和近200个辅助因子组成。该复合体在类囊体膜上的组装需要高度的空间和时间协调，并严重依赖于复杂的组装机制。
2024年2月21日，Plant Cell(IF.11.6)杂志在线发表德国马普分子植物生理研究所Ralph Bock实验室标题为CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1 (CEPA1) is a photosystem I assembly factor in Arabidopsis的研究论文。文章报告并描述了拟南芥中的PSI组装因子CO-EXPRESSED WITH PSI ASSEMBLY1（CEPA1）。经生物信息学鉴定，CEPA1基因与已知的PSI组装因子共同表达。CEPA1基因的缺失会导致植物表型苍白和发育迟缓，但不会完全丧失光自养能力。生物物理和生物化学分析表明，这种表型是由PSI积累的特定缺陷引起的。研究人员还发现，CEPA1在翻译后水平发挥作用，并与PSI共同定位在非垛叠的类囊体膜上。在活性凝胶电泳中，CEPA1与包括假定的PSI组装中间体在内的类囊体蛋白复合物共同迁移。最后，蛋白质相互作用分析表明，CEPA1与PSI组装因子PHOTOSYSTEM I ASSEMBLY3 PSA3相互合作。总之，本研究的数据支持CEPA1在PSI组装中发挥重要但非必要的作用。本研究中，拟南芥光合活性相关的叶绿素荧光参数通过IMAGING-PAM叶绿素荧光成像系统和双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100测量。
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)
光合作用线性电子传递(LET)和环形电子传递(CET)之间的平衡在植物适应和抵御光诱导损伤方面起着至关重要的作用。这种平衡很大程度上是通过磷酸化驱动的PSII-LHCII组装和类囊体膜堆叠的改变来维持的。在从暗到光的转变过程中，植物会将这种平衡从CET转向LET，CET的作用是防止电子传递链过度还原，从而避免光诱导损伤，而LET的作用是实现高效的二氧化碳同化和生物量生产。
2024年2月23日以色列魏茨曼科学研究所生物分子科学系Reich, Ziv等人在Nature Plants(IF=18.0)杂志上发表题为Thylakoid membrane stacking controls electron transport mode during the dark-to-light transition by adjusting the distances between PSI and PSII的研究论文。研究人员使用冷冻-断裂低温扫描电子显微镜和透射电子显微镜等技术对拟南芥叶片暗-光转换前后类囊体堆叠方式进行观察，揭示了在这暗-光转变过程中形成的独特膜区，这些膜区同时具有类囊体网络堆叠区和非堆叠区的特征。研究人员将这些区域称为 "堆叠的类囊体双层膜"，其形态特征的一个显著结果是，驱动LET的两个光系统（PSI和PSII）的距离变近和连通性全面增强。这反过来又减少了在两个光系统之间传输电子的移动载体的扩散距离和障碍，从而最大限度地提高了LET，优化了植物利用光能的能力。这里描述的从暗到光转变过程中CET和LET 之间的转变机制，很可能也用于由状态转换介导的色适应过程。本研究中，叶绿素荧光测量由双通道叶绿素荧光仪DUAL-PAM-100完成。
附录：德国WALZ公司PAM调制叶绿素荧光仪参与发表的其他高分文章
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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