水杨酸调控内源H_2S缓解黑大豆铝胁迫的作用机理研究

该研究以铝(Al)敏感型黑大豆(SB)根为实验材料,通过一系列生理生化和组织化学实验手段,探讨了水杨酸(SA)通过调控内源H_2S信号缓解铝胁迫的作用方式。结果表明:(1)AlCl_3处理黑大豆SB根系Al积累增加,AlCl_3与SA共处理能明显抑制Al在SB根系的累积,加入H_2S清除剂(HT)或H_2S合成抑制剂(PAG)后SB根系Al累积量增加。(2)SA使Al胁迫下黑大豆(SB)根内源H_2S水平增加1.5倍,并显著缓解Al胁迫导致的根生长抑制、活性氧(ROS)累积、氧化损伤和细胞死亡,共处理HT或PAG均能够显著降低内源H_2S水平,并可逆转上述所有SA对Al胁迫的缓解效应。(3)SA降低了Al胁迫下黑大豆(SB)根尖抗氧化酶CAT、SOD和APX活性,抑制SB根系细胞ROS的产生,用HT或PAG抑制H_2S信号可增强抗氧化酶活性。(4)在Al胁迫条件下,SA可进一步上调一系列耐Al基因的表达,包括外部解毒机制中的耐铝转录因子GmART1、柠檬酸合成酶基因GmCS、柠檬酸转运蛋白基因GmMATE,内部解毒机制中的苹果酸转运蛋白基因GmAlCT以及Al3+相关转运蛋白基因GmAlS1和GmNIP1;2,通过HT或PAG降低内源H_2S水平可逆转SA对上述基因表达的调控。(5)SA可提高Al胁迫下黑大豆(SB)根柠檬酸的分泌量,此效应亦可被HT或PAG抑制。研究发现,H_2S可作为SA的下游信号参与调控黑大豆(SB)响应Al胁迫的过程,为揭示植物Al耐受信号调控网络途径提供部分新的理论基础。     

外源多胺对低氧胁迫下黄瓜幼苗根系生长及H+-ATP酶和H+-焦磷酸酶活性的影响

采用营养液水培方式,研究了根际低氧胁迫下外源多胺对黄瓜幼苗植株根系生长,内源多胺含量与质膜H -ATP酶、液泡膜H -ATP酶和焦磷酸酶活性的影响.结果表明,根际低氧胁迫显著抑制黄瓜幼苗根系的生长,外源Put(腐胺)和Spd(亚精胺)可缓解低氧胁迫对根系的生长抑制,多胺主要以Spd的形式发挥促进性的生理作用,Put通过转化为Spd发挥作用;低氧胁迫下黄瓜根系内源多胺含量略有提高,外源多胺处理可增加内源多胺的含量;低氧胁迫下外源Put和Spd处理后质膜H -ATP酶活性显著提高,外源多胺对黄瓜根系液胞膜H -ATP酶和H -焦磷酸酶活性没有明显影响,说明低氧胁迫下外源多胺主要通过提高质膜H -ATP酶活性而发挥生理作用.     

14-3-3蛋白与植物细胞信号转导

14-3-3蛋白通过直接蛋白质-蛋白质相互作用对植物代谢关键酶、质膜H^＋ -ATP酶等发挥广泛调节作用。越来越多证据显示14-3-3蛋白通过与转录因子和其他信号分子结合参与调控植物细胞信号转导。对植物细胞中14-3-3蛋白调控信号转导途径,尤其是植物细胞对胁迫响应的调控机制进行了综述。     

铝胁迫对黑大豆膜脂过氧化及抗氧化酶活性的影响

以耐酸型黑大豆(丹波黑大豆,简称RB)和酸敏感型黑大豆(简称SB)为材料,在水培条件下分析不同浓度的铝胁迫对这两种黑大豆叶和根膜脂过氧化和抗氧化酶活性的影响。结果显示:RB的铝耐受能力比SB强;在不同浓度铝胁迫下RB叶和根中的H2O2和MDA上升幅度低于SB,SB的叶和根中膜脂过氧化程度大于RB。在不同浓度铝胁迫下,RB叶和根中的SOD活性与SB差异不大,而CAT活性在RB和SB的叶和根中均被诱导显著升高,POD活性在RB叶和根中有下降趋势但仍然显著高于SB。因此,与酸敏感型的黑大豆相比,耐酸型黑大豆在铝胁迫下具有较强的保护酶活性,使其膜脂受氧化损伤的程度较低,从而表现出更强的耐铝胁迫能力。     

硝普钠对铝胁迫下黑麦和小麦根尖线粒体功能的影响

硝普钠（SNP）能够缓解铝对黑麦和小麦根伸长生长的抑制效应。铝降低黑麦和小麦的呼吸速率和P／O、OPR、R3、R4、RCR值以及线粒体膜H^＋-ATP酶、H^＋-PP酶、Na^＋-K^＋-ATP酶、Ca^2＋-ATP酶、Mg^2＋-ATP酶活性,而SNP则能提高铝胁迫下呼吸速率、P/O、OPR、R3、R4、RCR值和这些酶活性。说明铝胁迫导致黑麦和小麦根尖细胞线粒体呼吸功能受损,氧化磷酸化解耦联。黑麦受损程度较小麦低,具有较强耐铝能力。SNP作为一氧化氮（NO）的供体,推测NO可以有效减轻铝胁迫导致的小麦根尖线粒体呼吸功能障碍,从而能够缓解铝毒害。     

尾巨桉DH3229幼苗对硝普钠-酸铝互作的响应

该研究以广西林业科学研究院提供的尾巨桉DH3229幼苗为材料,以分析纯AlCl3·6H2O为铝(Al)的供体,以硝普钠(SNP)为一氧化氮(NO)的供体,设置3个SNP浓度(0、10、500μmol·L~(-1))和2个Al水平(0、5 mmol·L~(-1)),每5 d浇一次含不同浓度Al和SNP的营养液,持续20周,分析Al胁迫对幼苗生长生理特性的影响,并探讨不同浓度外源SNP施加对植物Al毒害有无缓解作用及其缓解机理。结果表明:Al施加能显著降低尾巨桉DH3229幼苗的生物量、叶片叶绿素a、总叶绿素含量、叶绿素a/b值和可溶性糖含量;Al胁迫显著增加幼苗相对电导率、MDA、SOD、游离脯氨酸含量。外源施加适量(10μmol·L~(-1))的SNP能使Al胁迫下桉树幼苗根和叶等生物量、叶片叶绿素含量以及Chl a/b显著提高,同时降低其相对电导率、MDA含量和游离脯氨酸含量。可见,SNP具有双重性,适量SNP施加可有效缓解Al对桉树生长的胁迫,高浓度(500μmol·L~(-1)) SNP则产生硝化胁迫从而抑制桉树的生长。     

低温、高pH胁迫对水稻幼苗根系质膜、液泡膜ATP酶活性的影响

以耐冷性不同的两个水稻品种为材料,比较研究了幼苗根系质膜、液泡膜ATP酶对低温(8℃)及高pH(8.0)胁迫的反应。结果表明水稻根细胞质膜和液泡膜上均存在Ca3+-ATP酶,但活性远低于H+-ATP酶。耐冷品种武育粳3号经低温(8℃)处理2d,根系质膜和液泡膜H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性均明显升高,至冷处理12d,H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性有所下降,但仍与对照相近;而冷敏感品种汕优63经低温(8℃)处理2d,根系质膜H+-ATP酶活性略有升高,而质膜Ca2+-ATP酶以及液泡膜H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性已明显下降;至冷处理12d,4种酶活性均明显低于对照。高pH胁迫使质膜和液泡膜H+-ATP酶活性下降,而使Ca2+-ATP酶活性上升。高pH胁迫会加剧低温冷害。结果表明,耐冷品种质膜、液泡膜ATP酶比冷敏感品种对低温胁迫有更强的适应能力。     

西伯利亚白刺质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因NsSOS1的分离及表达分析

采用同源克隆技术分离了西伯利亚白刺(Nitraria sibirica)质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白基因NsSOS1,并对其在不同胁迫条件下的表达特性进行了分析。NsSOS1包含3 516bp开放阅读框(ORF),编码1 171个氨基酸,蛋白分子量为128.34kD。生物信息学分析显示,NsSOS1包含12个跨膜结构域,具有植物SOS1蛋白的保守结构域。系统发育分析表明,NsSOS1与其他植物质膜Na~+/H~+逆向转运蛋白处于同一个次级分化群,与锦葵科海滨锦葵KvSOS1亲缘关系较近。实时荧光定量RT-PCR分析显示,NsSOS1基因在西伯利亚白刺的根和叶中表达量较高;其表达受到非生物胁迫(NaCl、低温、干旱)和外源激素(MeJA和GA)的诱导,表明NsSOS1基因在西伯利亚白刺抵御逆境胁迫过程中发挥重要作用。     

不同浓度Al3+胁迫对水稻根生长的影响

铝毒害是酸性土壤限制农作物产量的主要因素之一。本文以水稻为材料,探讨了不同浓度的AlCl3(0、50、100、150 mmol.L-1)胁迫处理对水稻幼苗根生长的影响。结果表明,随着Al3+浓度和胁迫时间的增加,水稻幼苗根的生长受到抑制,长度和鲜重都减小,根尖细胞死亡的程度增大,根中H2O2含量上升;与对照(未经DMTU预处理)相比,经dimethylthiourea(内源过氧化氢抑制剂)预处理的水稻幼苗在Al3+胁迫下根细胞死亡程度减小,H2O2含量降低,根的生长抑制得到缓解,表明内源H2O2的积累是造成Al3+对水稻幼苗根生长抑制的原因之一。     

土生隐球酵母14-3-3蛋白耐铝能力的研究

14-3-3蛋白家族是由多个高度保守的成员构成的调节性蛋白质家族,它们主要以磷酸化的形式与伴侣蛋白相互作用,并能够以多种方式来影响靶蛋白。通过构建14-3-3蛋白原核表达载体,纯化重组蛋白获得14-3-3蛋白抗体。为了验证14-3-3蛋白基因在耐铝中的作用,构建14-3-3酵母表达载体,得到14-3-3过表达酵母菌株。在5mmol/L铝浓度下,转基因酵母比对照酵母长势好,这表明14-3-3蛋白通过促进生长赋予酵母对铝胁迫的耐受性。     

Proton Pumping in Growing Part of Maize Root: Its Correlation with 14-3-3 Protein Content and Changes in Response to Osmotic Stress

The spatial pattern of mitotic activity, cell elongation, rate of H+ fluxes, and 14-3-3 protein content were determined in Zea mays roots. We found that the regions along the apical part of the growing root conversely differ in their proton pumping activity. Higher rate of H+ efflux coincides with higher growth rate and correlates with increased 14-3-3 protein content in membrane preparations. The segment consisting of the root cap and the apical part of the meristem exerts net inward proton pumping, which can be inverted under fusicoccin treatment or osmotic stress. In the latter case, this inversion is accompanied by accumulation of 14-3-3 protein in plasma membranes. The results obtained highlight 14-3-3 protein as an obvious candidate for the fine regulation of plasma membrane H+-ATPase in root apex.     

Al3+对大豆根边缘细胞程序性死亡诱导的生理生态作用

 设置不同的Al ³⁺浓度（0、25、50、100、200、400 μmol·L^-1）和培养时间 （12、24 h）,研究了边缘细胞活性和大豆（Glycine max）根中 过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶POD）、超氧化物歧化酶SOD）随Al ³⁺浓度及处理时间变化的规律,并通过Hoec hst333 42-PI双重荧光染色、 梯状DNA（即DNA ladder）分析和末端脱氧核糖核酸转移酶介导的dUTP切口末端标记（即TUNEL原位标记）检测,研究了Al ³⁺对大豆根边缘细胞 程序性死亡诱导的生理生态作用。结果表明,Al ³⁺胁迫能诱导边缘细胞的死亡,随着Al ³⁺浓度的升高和处理时间的延长,细胞死亡率增加。通 过Hoechst33342-PI双重荧光染色、DNA ladder分析和TUNEL原位标记,检测到Al ³⁺胁迫下发生程序性死亡的边缘细胞。其表现为：在 400μmol·L^-1 Al ³⁺诱导大豆根24 h时, 核酸电泳显示细胞DNA发生特异性降解并形成阶梯状电泳条带(DNA ladder),用TUNEL原位标记检测200 和400μmol·L^-1 Al ³⁺处理12 h后的大豆根 边缘细胞,发现DNA的3′-OH端被原位特异标记,二氨基联苯胺（DAB）显色后,细胞核为阳性或强 阳性。同时,高浓度Al ³⁺ （＞100μmol·L^-1）处理下,CAT、POD和S OD活性均有不同程度的下降,CAT和SOD的活性也随处理时间的延长而降低 。说明在Al ³⁺胁迫下边缘细胞的死亡可能是一种程序性死亡形式,高浓度Al ³⁺胁迫下,通过诱导活性氧在细胞体内的产生和累积而导致细胞凋 亡,此过程是其对逆境胁迫所作出的生理生态防御性应答方式之一。     

复合外源物质对玉米幼苗抗寒性的影响

该研究采用不同浓度的水杨酸(SA)、脱落酸(ABA)、磷酸二氢钾(KH2PO4)以及抗坏血酸(VC)进行正交组合获得不同浓度组合的复合外源物质,同时以蒸馏水处理作为对照,将其喷施于玉米幼苗后进行低温胁迫处理,在胁迫结束后使幼苗恢复生长,并测定叶片相关生长指标及生理生化指标的变化。结果表明:(1)与对照组相比,9种复合外源物质处理均可显著提高玉米幼苗的相对生长速率、干物质积累速率及脯氨酸含量,降低相对电导率,总体上提高了玉米幼苗的素质。(2)在4℃低温胁迫下,9种复合外源物质处理下幼苗相对生长速率、干物质积累速率、根系活力、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量及可溶性糖含量,均显著高于对照,并减缓了丙二醛的积累和相应的膜脂过氧化,降低了相对电导率,提高了玉米幼苗的耐冷性。低温胁迫条件下,水杨酸、脱落酸、磷酸二氢钾和抗坏血酸四种物质组成的复合物可以提高玉米幼苗的耐冷性,其中以SA0.14 g·L~(-1)+ABA 0.015 g·L~(-1)+KH_2PO_4 3.0 g·L~(-1)+V_C 3.0 g·L~(-1)的复合物效果最好。该研究结果为新型复合抗寒剂的应用推广提供了技术支持。     

景宁木兰组织培养外植体选择与抗褐化研究

该研究以景宁木兰(Magnolia sinostellata)为材料,从外植体类型的选择、消毒时间、预处理方法、离体培养条件和抗褐化剂类型选择等方面进行综合研究,以期筛选出景宁木兰组织培养的最佳方案。结果表明:利用0.1%氯化汞(HgCl_2)浸泡处理14和8 min分别是景宁木兰叶片和带芽茎段、根部的最佳消毒时间;景宁木兰叶片及茎段的褐化率在暗培养7 d时,分别为60.00%和56.67%,14 d时显著升高,而根部则在暗培养14 d时褐化率最低(45%);利用1 g·L~(-1)聚乙烯吡咯烷酮(PVP)浸泡预处理景宁木兰外植体6 h可显著降低(P0.05)其褐化程度,处理后叶片、带芽茎段和根部的褐化率分别降至45.00%、28.33%和63.33%。不同的抗褐化剂均可减轻外植体的褐化程度,但针对不同外植体其效果不同。景宁木兰叶片最佳抗褐化剂为0.02 g·L~(-1)硝酸银(AgNO_3),可使其褐化率降低至16.67%,成活率为11.67%;带芽茎段和根部的最优抗褐化剂为2 g·L~(-1)柠檬酸(CA),褐化率分别降至30.00%和5.00%,成活率依次为50.00%和76.67%。综上所述,带芽茎段和根部抗褐化处理后褐化率较低且成活率较高,为景宁木兰组织培养最佳外植体。     

外源NO对盐胁迫下黑麦草幼苗根生长抑制和氧化损伤的缓解效应

研究了外源一氧化氮(nitric oxide, NO)对盐胁迫下黑麦草幼苗根生长和氧化损伤的影响。结果表明,5~100 μmol·L^-1的NO供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)处理显著减轻100mmol·L^-1 NaCl胁迫对黑麦草幼苗根生长的抑制效应,其中50 μmol·L^-1的SNP效果最明显,150 μmol·L^-1以上的SNP处理则抑制根的生长。50 μmol·L^-1 SNP处理提高了100 mmol·L^-1 NaCl胁迫下黑麦草幼苗根组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)及液泡膜上H⁺-ATP酶(H⁺-ATPase)和H⁺焦磷酸酶(H⁺-PPase)的活性,使谷胱甘肽(GSH)、抗坏血酸(ASA)和脯氨酸含量及K⁺/Na⁺、(Spd+Spm)/Put比值和根干物质积累量增加,超氧阴离子(O^-₂)、H₂O₂和丙二醛(MDA)含量降低,而1mmol·L^-1NO清除剂PTIO和1 μmol·L^-1 NaNO₂处理(对照)的效果则不明显。由此推断,NO通过提高根组织的抗氧化和渗透调节能力,促进根系对K⁺的选择性吸收及Put向Spd和Spm的转化,降低Na⁺的吸收并加强在液泡中的区隔化缓解盐胁迫对黑麦草幼苗根生长的抑制和膜脂过氧化损伤。     

多花兰种子无菌萌发及离体快繁研究

以多花兰种子为材料,研究了无机盐浓度、植物生长调节剂和光照条件对多花兰种子非共生萌发的影响,在此基础上,通过研究原球茎增殖和分化、芽苗壮苗和生根的培养基配方及培养条件,建立多花兰组培快繁技术体系.结果表明:多花兰种子萌发培养基为1/6 MS十NAA0.5 mg·L-1+6-BA 2.0 mg· L-1+马铃薯泥50g·L-1+AC 1.0g·L-1,光照度为1.25μmol·m-2·s-1,萌发率63.6％;原球茎增殖继代培养基为1/4 MS+6-BA2.0 mg·L-1+NAA 0.5 mg· L1+AC 1 g·L-1+PE 200 g·L-1,繁殖倍数6.5倍/60 d,芽分化率60.2％;再生芽分化培养基为1/4 MS十6-BA2.0mg·L-1+NAA 0.2 mg· L-1+AC 1 g·L-1+PE 200g· L-1,繁殖倍数4.0倍/60 d,芽分化率85.0％;芽苗壮苗和生根培养基为1/6 MS+6-BA 3.0 mg·L-1+NAA 1.0 mg·L-1+AC 1 g·L-1+蔗糖20g·L-1 +PE 200 g·L-1和1/4 MS+6-BA 2.0 mg·L-1+NAA1.2 mg·L-1+AC1 g·L-1十蔗糖20g·L-1+PE200g· L-1,生根率达100％,生根苗移栽成活率90％.此技术可用于多花兰种苗繁育和种质资源保护.     

低温胁迫下脱落酸对线粒体膜磷脂酶D活性的影响

高山离子芥(Choraspora bungeana)是一种稀有高山冰缘植物,其生活环境具有低温、强紫外线等胁迫因子。PLD在膜磷脂降解及磷脂信号转导过程中发挥着重要作用,但其活性往往受到多种因素的影响。该研究以高山离子芥试管苗为材料,研究了4℃、0℃和-4℃胁迫下,ABA对高山离子芥试管苗叶中线粒体膜结合态PLD活性的影响。结果表明:10,50和100μmol·L~(-1)脱落酸(ABA)处理高山离子芥后,线粒体膜结合态PLD活性均较未添加ABA的处理组线粒体膜结合态PLD活性高,其中以50μmol·L~(-1) ABA对离子芥叶中线粒体膜结合态PLD活性的促进作用最为显著;外施0.3 mmol·L~(-1)的ABA合成抑制剂钨酸钠处理高山离子芥后,线粒体膜结合态PLD活性较对照组线粒体膜结合态PLD活性降低;在50μmol·L~(-1) ABA+5 mmol·L~(-1) EGTA处理组中,高山离子芥叶中线粒体膜结合态PLD活性低于未添加EGTA处理组线粒体膜结合态PLD活性;在0.3 mmol·L~(-1)钨酸钠+10 mmol·L~(-1)CaCl_2处理组中,高山离子芥叶中线粒体膜结合态PLD活性高于未添加CaCl_2处理组线粒体膜结合态PLD活性。由此推测,低温胁迫下ABA可能通过Ca~(2+)介导影响高山离子芥叶中线粒体膜结合态PLD的活性。     

南方4种草本植物对铝胁迫生理响应的研究

 不同的植物对铝胁迫的生理响应不同, 因而对铝毒的耐性也不相同。设置5种铝浓度,进行砂培法处理,研究了4种我国南方红壤广泛分布的草本植物——牵牛(Pharbitis nil)、望江南(Cassia occidentlis)、光头稗(Echinochloa colonum)和合萌(Aeschynomene indica)的种子萌发、光合色素、脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、可溶性糖(SS)含量、质膜透性(MP)、过氧化氢酶 (CAT) 活性以及过氧化物酶 (POD)活性的变化。结果表明铝对4种植物的生理特性都有明显的影响。4种植物的种子在10 000 mg·L－1 Al3+处理条件下都不能萌发。2 000 mg·L－1 Al3+处理都不利于4种植物的生长,与对照相比,2 000 mg·L－1 Al3+处理时4种草本植物叶绿素和叶绿素总含量显著降低(p<0.05);MDA含量和MP显著增加(p<0.05);脯氨酸含量极显著增加(p<0.01);POD和CAT活性极显著降低(p<0.01)。中低铝(80和400 mg·L－1)处理时,牵牛和合萌与对照相比,MP和MDA含量降低,POD和CAT活性升高;望江南的反应与牵牛和合萌的反应相反;光头稗在80 mg·L－1 Al3+处理时,与牵牛和合萌的变化一致,在400 mg·L－1 Al3+处理时,则相反。植物在中低铝处理条件下,通过维持较高的POD和CAT活性和脯氨酸、叶绿素含量,较低的MP和MDA含量来增加其对铝的耐性。