胁迫时间与非毒性离子对重金属抑制拟南芥种子发芽及幼苗生长的影响

测定了Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺单一重金属胁迫对拟南芥种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明,重金属对幼苗生长的毒性大于对种子发芽的毒性,以抑制种子发芽的IC₅₀为指标,4种重金属的毒性顺序为Hg²⁺＞Cd²⁺＞Pb²⁺/Cu²⁺,以幼苗生长为指标,则毒性顺序为:Cu²⁺＞Hg²⁺＞Cd²⁺/Pb²⁺,并随着胁迫时间延长,种子萌发率下降.此外,不同重金属在不同发芽时段对种子的毒性也不尽相同,Cd²⁺的毒性在种子吸水后的0～12 h大于12～24 h,而Hg²⁺毒性在12～24 h大于0～12 h,其中,种皮对减轻重金属毒性起着十分重要的作用.通过非毒性离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺)与重金属离子(Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺)交互作用对拟南芥种子发芽及幼苗生长效应的研究发现, mmol·L^-1的Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以增强Hg²⁺对种子发芽的毒性,但对Cd²⁺的毒性却没有影响.对于幼苗来说,Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以显著增强Hg²⁺的毒性,Ca²⁺可以缓解Cd²⁺的毒性,但却增加Cu²⁺的毒性,K⁺可以缓解Pb²⁺对幼苗的毒害作用.最后,本文对重金属的毒害机理进行了探讨.     

Ca2+参与H2O2促进盐碱混合胁迫下燕麦种子的萌发和成苗

盐碱胁迫是制约作物高产优质的重要因素,Ca²⁺和H₂O₂作为信号分子参与作物逆境响应调节。为了解Ca²⁺是否参与H₂O₂对盐碱胁迫下植物种子萌发和成苗的调控,以燕麦（Avena nude）为试验材料,采用隶属函数分析方法,研究了胞外游离Ca²⁺螯合剂EGTA、质膜Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃和液泡膜Ca²⁺释放抑制剂钌红（RR）与H₂O₂共处理对盐碱混合（NaCl：Na₂SO₄：NaHCO₃：Na₂CO₃=12：8：9：1）胁迫下种子萌发和成苗的影响。结果表明,25~200 mmol·L^-1盐碱混合胁迫显著抑制燕麦的种子萌发和成苗,抑制程度随浓度提高而增强;0.001~2 mmol·L^-1 H₂O₂能够促进燕麦种子的萌发和成苗,且0.5 mmol·L^-1 H₂O₂可以显著缓解75 mmol·L^-1盐碱混合胁迫对燕麦种子萌发和成苗的抑制作用;而EGTA、LaCl₃和RR均能消减H₂O₂对盐碱混合胁迫下燕麦种子萌发和成苗的促进作用。表明Ca²⁺参与H₂O₂促进盐碱混合胁迫下燕麦种子萌发和成苗的信号转导过程。     

ECS1参与调节CO2诱导的拟南芥气孔关闭和H2O2积累

CO₂浓度升高可以诱导植物叶片气孔关闭, 提高植物对高浓度CO₂的适应性。但植物如何感知CO₂浓度变化并启动气孔关闭反应的分子机制至今仍不十分清楚。利用高通量、非侵入的远红外成像技术, 建立了拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔对CO₂浓度变化反应相关的突变体筛选技术, 筛选出对环境CO₂浓度敏感的拟南芥突变体ecs1。遗传学分析表明, ecs1为单基因隐性突变体, 突变基因ECS1编码一个跨膜钙离子转运蛋白。与野生型拟南芥相比, 360 μL·L^–1CO₂可引起ecs1突变体叶片温度上升和气孔关闭, ecs1突变体对900 μL·L^–1CO₂长时间处理具有较强的适应性。进一步的实验表明, 360μL·L^–1CO₂即可诱导ecs1突变体叶片积累较高浓度的H₂O₂, 而900 μL·L^–1CO₂才能够诱导野生型拟南芥叶片积累H₂O₂。因此, ECS1可能参与调节高浓度CO₂诱导的拟南芥气孔关闭和H₂O₂产生, H₂O₂可能作为第二信号分子介导CO₂诱导拟南芥气孔关闭的反应。     

金属离子和脲对白蜡虫碱性磷酸酶的影响

各种金属离子及脲对白蜡虫Ericerus pela (Chavannes)碱性磷酸酶的活性有不同的影响。从白蜡虫雌成虫中分离纯化得到碱性磷酸酶,加入各种不同浓度的金属离子及脲测定酶的活力。一价金属离子Na⁺、K⁺、Li⁺对酶活力没有影响。碱土金属离子Ca²⁺、Mg²⁺、Ba²⁺对酶有激活作用,激活作用的大小顺序依次为Ca²⁺、Ba²⁺、Mg²⁺。第一过渡金属离子中,Mn²⁺、Co²⁺、Ni²⁺对酶有激活作用,而Zn²⁺、Cu²⁺有抑制作用。重金属离子Cd²⁺、Pb²⁺对酶有抑制作用。Ca²⁺激活作用表现为非竞争性激活效应。Cu²⁺抑制作用表现为非竞争性抑制效应。脲对碱性磷酸酶有变性失活作用,按脲浓度可分为低于3 mol/L和高于3 mol/L两种类型。低浓度的脲对白蜡虫碱性磷酸酶的活性抑制的动力学表现为混合型效应。     

九种常用杀虫剂对二化螟线粒体ATPase活力的抑制作用

研究了二化螟Chilo suppressalis线粒体Na⁺-K⁺-ATPase和Ca^2＋-Mg^2＋-ATPase的生物化学性质以及9种常用杀虫剂对这两种酶活性的影响。结果表明, 二化螟线粒体Na⁺-K⁺-ATPase和Ca^2＋-Mg^2＋-ATPase的最适反应条件为pH值7.4,温度37℃。 Na⁺-K⁺-ATPase的米氏常数（Km）为0.42 mmol/L,最大反应速度（Vmax）为302.47 nmol/(min·mg) 。Ca^2＋-Mg^2＋-ATPase的Km为0.40 mmol/L,Vmax为128.04 nmol/(min·mg)。药剂浓度为1×10^-4 mol/L时,5种菊酯类杀虫剂对离体ATPase活性抑制的顺序为：溴氰菊酯>联苯菊酯>百树菊酯>三氟氯氰菊酯和氟硅菊酯;对二化螟Na⁺-K⁺-ATPase的抑制率分别为40.12％、39.69％、27.27％、19.49％和18.71％;对Ca^2＋-Mg^2＋-ATPase的抑制率分别为29.27％、23.78％、19.88％、11.64%和14.34％。硫丹对二化螟Na⁺-K⁺-ATPase和Ca^2＋-Mg^2＋-ATPase的抑制率均为17.46％。甲胺磷和呋喃丹对Ca^2＋-Mg^2＋-ATPase的抑制率分别为27.16％和17.42％,对Na⁺-K⁺-ATPase则几乎没有抑制作用。实验结果还表明, 在1.6×10^-7～1×10^-4 mol/L的浓度范围内,上述9种杀虫剂对二化螟ATPase活性的抑制率存在明显的剂量-效应关系。     

油桃花芽破眠过程中H2O2代谢与Ca2+转运的关系

利用化学测定法分析高温、单氰胺和TDZ 3种破眠处理对“曙光”油桃休眠花芽H₂O₂代谢的主要影响,利用非损伤微测技术检测H₂O₂对休眠芽Ca²⁺转运的影响,研究H₂O₂在芽休眠解除过程中的调控作用.结果表明： 在深休眠时期,高温和单氰胺处理均能诱导芽内H₂O₂含量升高和过氧化氢酶(CAT)活性降低,并具有显著的破眠作用;TDZ对H₂O₂含量及CAT、过氧化物酶(POD)活性影响不大,破眠效果较差.休眠花芽原基组织钙通道活跃,对外源Ca²⁺呈吸收状态.外源H₂O₂可诱导休眠花芽原基组织Ca²⁺转运发生变化,低浓度H₂O₂降低Ca²⁺吸收速率,高浓度H₂O₂使组织对Ca²⁺的转运由吸收转变为释放.这表明休眠芽内H₂O₂信号和Ca²⁺信号相关联,通过诱导H₂O₂积累调控Ca²⁺信号可能在高温和单氰胺打破休眠的信号转导过程中起重要作用.     

三种VO2max间接测评结果对比分析

目的:通过对台阶-VO_2max、台阶-PWC₁₇₀-VO_2max、功率车-VO_2max三种间接测量有氧能力结果与直接法-VO_2max进行相关性分析,为部队选择更准确、适用的有氧能力测量方法提供参考。方法:以12名男性青年作为受试对象,通过间接法测量台阶-VO_2max、台阶-PWC₁₇₀-VO_2max、功率车-VO_2max,对测量结果进行比较并与直接法-VO_2maxVO_2max进行相关性分析。结果:①数值上,功率车-VO_2max＞直接法-VO_2max＞台阶-PWC₁₇₀-VO_2max＞台阶-VO_2max,台阶-PWC₁₇₀-VO_2max、台阶-VO_2max与直接法-VO_2max有显著差异(P＜0.05),功率车-VO_2max与直接法-VO_2max相近;②台阶-VO_2max、台阶-PWC₁₇₀-VO_2max、功率车-VO_2max三种间接测量结果与直接法-VO_2max相关,相关系数分别为0.639,0.790,0.872(P＜0.05)。结论:三种间接法测得VO_2max结果中,功率车-VO_2max与直接法-VO_2max相关性最好,数值最接近,因此功率车- VO_2max法可以作为部队测量有氧耐力首选方法。     

气体甲醛胁迫对蚕豆保卫细胞中过氧化氢的积累和气孔导度及开度的影响

以蚕豆为材料,考察气体甲醛（HCHO）胁迫对保卫细胞H2O2积累和叶片气孔导度、开度的影响。结果表明:气体HCHO胁迫增加了叶片中H₂O₂的积累,荧光显微分析发现在较低浓度(0.2⁰.4μmol·L^-1)气体HCHO胁迫下,保卫细胞中增加的H₂O₂主要分布在细胞质中,高浓度(0.8¹.6μmol·L^-1)气体HCHO胁迫不仅增加保卫细胞质中H₂O₂的积累,而且显著增加叶绿体中H₂O₂的含量及积累H₂O₂的叶绿体数量,这说明在高浓度气体HCHO胁迫下蚕豆保卫细胞中增加的H₂O₂主要来源于叶绿体和细胞质。保卫细胞中H₂O₂积累的增加显著降低蚕豆的气孔导度和开度,从而导致蚕豆HCHO吸收效率下降。气体HCHO胁迫下叶片中抗氧化酶活性的变化可能是H₂O₂积累增加的主要原因,气体HCHO胁迫显著增强叶片中CAT和SOD的活性,但只有低浓度HCHO胁迫诱导叶片POD活性,叶片APX对HCHO胁迫很敏感,低浓度的气体HCHO对叶片APX活性都有显著的抑制作用。     

镁转运体MGT7参与拟南芥对高钙环境的适应

高Ca²⁺环境对许多植物的生长不利, 因此研究植物对高Ca²⁺环境的适应机制非常重要。研究发现, 拟南芥(Ara- bidopsis thaliana)镁转运体MGT7功能缺失突变体mgt7-1和mgt7-2具有高Ca²⁺敏感表型: 在高Ca²⁺培养基上, 相对于野生型Col-0, 突变体叶鲜重显著下降, 但根长无显著差异。高Ca²⁺对MGT7启动子活性和包括MGT7在内的镁转运体基因表达无显著调节作用。Col-0与mgt7突变体之间, 在外加Ca²⁺诱导细胞质Ca²⁺瞬时升高和Ca²⁺含量方面无显著差异; 但是, 在正常和高Ca²⁺培养基上, mgt7突变体的Mg含量均显著低于Col-0。高Ca²⁺显著抑制Col-0和mgt7突变体内Mg的积累。因此我们假设, mgt7突变体的高Ca²⁺敏感表型是由于其体内Mg含量下降导致的。进一步的研究证实, 只有增加培养基中Mg²⁺的含量, 而不是N、P、K和S, 才可以使突变体的高Ca²⁺敏感表型得到恢复。     

外源H2O2对盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗生长和抗性生理的影响

为探讨信号分子过氧化氢（H₂O₂）增强裸燕麦盐碱耐性的作用及其生理机制,以裸燕麦品种‘定莜6号’为材料,在日光温室内用珍珠岩培养幼苗至三叶一心期时叶面喷施0.01 mmol·L^-1 H₂O₂的同时根部浇灌75 mmol·L^-1盐碱混合溶液（NaCl：Na₂SO₄：NaHCO₃：Na₂CO₃=12：8：9：1）或添加H₂O₂淬灭剂二甲基硫脲（DMTU）,研究对幼苗生长及叶片光合色素含量、活性氧代谢和渗透调节物质积累的影响。结果表明：喷施H₂O₂能够缓解盐碱混合胁迫对裸燕麦幼苗生长的抑制,提高幼苗根长、株高和植株干重及叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量和超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶活性,降低超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛、抗坏血酸、谷胱甘肽和游离氨基酸含量,促进抗氧化物质类黄酮、总酚和原花青素及渗透调节物质可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸积累。添加DMTU部分或完全逆转了H₂O₂的上述作用。采用隶属函数综合评价显示,喷施H₂O₂提高了盐碱混合胁迫下裸燕麦幼苗的综合评价值D,添加DMTU完全逆转了H₂O₂对D值的提升作用。表明外源H₂O₂通过参与活性氧代谢和渗透调节物质积累等生理代谢调控缓解盐碱混合胁迫诱导的氧化伤害和生长抑制,从而提高裸燕麦对盐碱胁迫的适应能力。