脱落酸调节植物抵御水分胁迫的机制研究

干旱、盐渍、低温等均可导致植物可利用水分的亏缺,表现为水分胁迫。植物感受到水分胁迫,诱导脱落酸（abscisic acid,ABA）生物合成。ABA可通过促使气孔关闭或抑制气孔开放,使作物尽可能地降低蒸腾失水,以抵御水分胁迫。该文就植物激素ABA及其下游信号过氧化氢（hydrogenperoxide,H2O2）、一氧化氮（nitric oxide,NO）以及Ca2＋等在植物气孔运动调节方面的研究进展进行概述,以构建水分胁迫下ABA调节植物气孔运动的可能模式。     

脱落酸与植物细胞的抗氧化防护

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制植物产量的重要胁迫因子。植物能够通过感知刺激、产生和传导信号、启动各种防护机制来响应与适应水分胁迫。植物激素脱落酸(ABA)作为一种胁迫信号,在调节植物对水分胁迫的反应中起着重要的作用。ABA不仅能诱导气孔关闭,而且能诱导编码耐脱水蛋白的基因表达。正在增加的证据显示,ABA增强水分胁迫的耐性与其诱导抗氧化防护系统有关。本文综述了ABA在诱导活性氧(ROS)产生、调节抗氧化酶基因表达以及增强抗氧化防护系统方面的作用,着重讨论了在ABA诱导的抗氧化防护过程中Ca2 、NADPH氧化酶与ROS之间的交谈机制。     

脱落酸与植物细胞的抗氧化防护

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制植物产量的重要胁迫因子.植物能够通过感知刺激、产生和传导信号、启动各种防护机制来响应与适应水分胁迫.植物激素脱落酸(ABA)作为一种胁迫信号,在调节植物对水分胁迫的反应中起着重要的作用.ABA不仅能诱导气孔关闭,而且能诱导编码耐脱水蛋白的基因表达.正在增加的证据显示,ABA增强水分胁迫的耐性与其诱导抗氧化防护系统有关.本文综述了ABA在诱导活性氧(ROS)产生、调节抗氧化酶基因表达以及增强抗氧化防护系统方面的作用,着重讨论了在ABA诱导的抗氧化防护过程中Ca2 、NADPH氧化酶与ROS之间的交谈机制.     

水分胁迫积累的ABA诱导抗氧化防护系统的信号级联

水分胁迫是限制植物生长发育的主要胁迫因子之一。植物通过感受刺激,产生和传递信号、启动多种防御机制对水分胁迫做出响应和适应。脱落酸(ABA)作为一种重要的植物体内胁迫激素,参与了许多这样的反应。研究表明,ABA增强植物水分胁迫的忍耐力与ABA诱导的抗氧化剂防护系统有关;且细胞溶质Ca2 ([Ca2 ]i)、活性氧(ROS)等许多第二信使参与了ABA诱导的信号转导过程。本文就这些信号分子在水分胁迫积累的内源ABA诱导的抗氧化剂防护系统中的作用作一综述。     

蚕豆叶片中水分胁迫诱导ABA积累的触发机制

水分胁迫诱导ABA积累过程是植物逆境信息传递的核心问题,水分胁迫诱导ABA积累的触发实质上是水分胁迫原初信号的识别、转导过程.以蚕豆叶片为材料,对甘露醇胁迫诱导ABA积累的触发机制进行了研究.结果表明,890mmol/kg渗透浓度的甘露醇处理可导致离体叶片组织中ABA浓度增加5倍以上,而原生质体中ABA浓度增加幅度不足40%;与离体叶片组织一样,水分胁迫可导致游离细胞中ABA大幅度增加,游离细胞中ABA积累幅度比原生质体高10倍以上,表明水分胁迫下ABA积累的触发过程和细胞质膜与细胞壁的相互作用密切相关.Ca²⁺螯合剂EGTA及Ca²⁺通道激活剂A23187对水分胁迫诱导的ABA积累没有影响;细胞骨架的抑制剂秋水仙碱和细胞松弛素B对水分胁迫诱导的ABA积累也没有任何影响.有趣的是,一种不能穿越细胞质膜的蛋白质巯基试剂PCMBS( p-chloromercuriphenyl- sulfonic acid)可有效地抑制水分胁迫诱导的ABA积累,说明细胞质膜的某种蛋白参与了水分胁迫诱导ABA积累的触发过程,并且该蛋白细胞质膜外侧的功能区域可能具有巯基存在.     

pH作为逆境胁迫信号的研究进展

植物经历逆境胁迫时,木质部汁液pH常常升高。pH升高本身可诱导气孔开放,导致过度失水,对植物的生存具有危害作用。然而,木质部汁液pH升高与植物中普遍存在的低浓度ABA交互作用,却使气孔开度减小,蒸腾速率下降。本文就有关逆境胁迫下植株木质部汁液pH的变化,木质部汁液pH升高与汁液中低浓度的ABA联合关闭气孔的机理,以及逆境胁迫诱导木质部汁液pH升高的可能机制等诸方面的研究进展作了综述。     

土壤水分胁迫与遮荫对生姜生长特性的影响

水分胁迫使生姜叶片叶绿素含量降低,叶片气孔密度及气孔面积减小,根系活力下降。根系伤流量减少,在相同土壤水分条件下,遮光使叶片叶绿素含量增加。气孔密度减小,叶片上表皮气孔变大,而下表皮气孔变小。根系活力增强,水分胁迫显著影响生姜的生长与产量,但不同水分条件下,光强对生姜生长与产量的影响不同,正常供水条件下,生姜在自然光照条件下生长较好,产量较高;水分胁迫条件下,生姜在遮荫条件下生长较好,产量较高。     

pH作为逆境胁迫信号的研究进展

植物经历逆境胁迫时,木质部汁液pH常常升高,pH升高本身可诱导气孔开放,导致过度失水,对植物的生存具有危害作用,然而,木质部汁液pH升高与植物中普遍存在的低浓度ABA交互作用,却使气孔开度减小,蒸腾速度下降,本文就有关逆境胁迫下植株木质部汁液pH的变化,木质部汁液pH升高与汁液中低浓度的ABA联合关闭气孔的机理,以及逆境胁迫诱导木质部汁液pH升高的可能机制等诸方面的研究进展了综述。     

干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯对玉米幼苗根系吸水的影响

茉莉酸类化合物作为环境信号分子,不仅参与植物生长发育的调控,同时受到环境胁迫的诱导,参与植物对逆境胁迫的响应和防御。本研究以北方广泛种植的玉米品种‘郑单958’为材料,通过对根系外源施加茉莉酸甲酯的方式,探究干旱胁迫下茉莉酸甲酯对玉米幼苗抗旱性以及根系吸水的影响。结果表明,外源茉莉酸甲酯可提高玉米幼苗光合速率、蒸腾作用和气孔导度,增强抗氧化酶活性,降低H_2O_2和丙二醛的含量,从而缓解干旱胁迫对植株造成的损伤。通过测定根系水导、氯化汞处理的蒸腾速率的变化以及水通道蛋白的表达量,发现干旱胁迫下外源茉莉酸甲酯可增强根系水通道蛋白的表达,进而增强玉米幼苗的根系吸水能力,从而缓解干旱胁迫造成的叶片水分含量的下降和水势的降低,提高了玉米幼苗的抗旱性。     

水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2机理

通过组织化学染色、电镜观察、酶活性分析对水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2进行了研究。结果表明:水分胁迫能够诱导玉米叶片内源ABA的积累,ABA参与了水分胁迫诱导的玉米叶片H2O2的产生,质膜NADPH氧化酶、细胞壁过氧化物酶(POD)以及质外体多胺氧化酶(PAO)是水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2的来源,其中质膜NADPH氧化酶是主要来源;内源ABA的积累参与了水分胁迫激活的质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD和质外体PAO活性的提高。研究认为,水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2可能是由于水分胁迫下内源ABA的积累通过激活质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD以及质外体PAO的活性而实现的。     

壳寡糖、一氧化氮和植物激素在烟草气孔运动中的作用及其相互关系

本文研究了壳寡糖（COS）、一氧化氮（NO）和植物激素对烟草气孔运动的作用及其相互关系,结果表明,COS、NO、脱落酸（ABA）能诱导烟草气孔开度减小;ABA合成抑制剂钨酸钠（Na2WO4）和NO合成酶抑制剂L-NAME具有清除COS、ABA或NO诱导烟草气孔开度减小的作用。说明COS通过诱导ABA和NO产生,进而诱导烟草气孔开度减小,而且ABA和NO之间有相互作用。另外,细胞分裂素和生长素能够诱导烟草气孔开度增大,也能够逆转COS诱导的气孔开度减小。     

外源ABA、NO和H2O2对葱莲花瓣及叶片表皮气孔开闭的影响

以葱莲（Zephyranthes candida）为材料,研究不同浓度外源脱落酸、硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）及过氧化氢对花瓣和叶片表皮气孔开闭的影响,以期为三者在切花保鲜中的应用提供新的依据。实验结果表明,10～1000μmol/L脱落酸和硝普钠均能不同程度地引起花瓣和叶片表皮气孔关闭,且花瓣气孔较叶片气孔有更高的敏感性。过氧化氢对叶片表皮气孔开闭的影响大于对花瓣气孔的影响,花瓣表皮的气孔孔径仅在1000μmol/L处理时变化显著。这说明在外源信号物质延缓切花衰老的过程中,花瓣表皮气孔的运动也可能起到了一定的作用。适当外源信号物质处理能诱导花瓣表皮气孔关闭,从而使花瓣的蒸腾作用减小,维持植物体内水势,延缓切花衰老。     

Re-examining the role of ABA as the primary long-distance signal produced by water-stressed roots

The role of ABA as the primary long-distance signal produced by water-stressed roots and transported to stomata continues to be challenged. We have recently reported that expression of ABA biosynthetic genes in roots only increases in the later stage of water stress. Our results support the hypothesis that in early water stress, increased levels of ABA in xylem sap are due to leaf biosynthesis and translocation to roots and from there to xylem. If so, other xylem-borne chemicals may be the primary stress signal(s) inducing ABA biosynthesis in leaves. We found that apart from ABA, sulfate was the only xylem-borne chemical that consistently showed higher concentrations from early to later water stress. We also found increased expression of a sulfate transporter gene in roots from early water stress onwards. Moreover, using bioassays we found an interactive effect of ABA and sulfate in decreasing maize transpiration rate, as compared to ABA alone. While ABA is undoubtedly the key mediator of water stress responses such as stomatal closure, it may not be the primary signal produced by roots perceiving water stress.Key words: abscisic acid, ABA biosynthesis, corn, drought, maize, malate, pH, stomatal conductance, sulfate, Zea mays     

Early ABA Signaling Events in Guard Cells

The plant hormone abscisic acid (ABA) regulates a wide variety of plant physiological and developmental processes, particularly responses to environmental stress, such as drought. In response to water deficiency, plants redistribute foliar ABA and/or upregulate ABA synthesis in roots, leading to roughly a 30-fold increase in ABA concentration in the apoplast of stomatal guard cells. The elevated ABA triggers a chain of events in guard cells, causing stomatal closure and thus preventing water loss. Although the molecular nature of ABA receptor(s) remains unknown, considerable progress in the identification and characterization of its downstream signaling elements has been made by using combined physiological, biochemical, biophysical, molecular, and genetic approaches. The measurable events associated with ABA-induced stomatal closure in guard cells include, sequentially, the production of reactive oxygen species (ROS), increases in cytosolic free Ca²⁺ levels ([Ca²⁺]_i), activation of anion channels, membrane potential depolarization, cytosolic alkalinization, inhibition of K⁺ influx channels, and promotion of K⁺ efflux channels. This review provides an overview of the cellular and molecular mechanisms underlying these ABA-evoked signaling events, with particular emphasis on how ABA triggers an “electronic circuitry” involving these ionic components.     

土壤干旱条件下氮素营养对玉米内源激素含量影响

在田间持水量分别保持于35％、55％和75％±5％的土壤水分条件下,利用盆栽实验研究了土壤干旱和氮素营养对玉米内源激素和气孔导度的影响．结果表明,土壤干旱下氮素营养明显降低了玉米根系木质部汁液ABA浓度,而正常供水下施氮处理间则无显著差异(施氮处理仍较低),同时测定的叶片ABA浓度则呈相反的变化趋势,表现为干旱下施氮处理要高于不施氮处理;施氮处理木质部汁液中ZRs浓度应低于相应的不施氮处理,在调控气孔行为方面并未表现拮抗ABA作用;3种土壤水分条件下,施氮玉米叶片的气孔导度均高于不施氮处理,与木质部汁液ABA浓度呈负相关,说明施氮处理较低的根源ABA浓度是导致其气孔导度较大的主要原因．     

MAPK级联途径参与ABA信号转导调节的植物生长发育过程

植物激素ABA参与调控植物生长发育和生理代谢以及多种胁迫应答过程,促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联途径应答于多种生物和非生物胁迫,广泛参与调控植物的生长发育。MAPK级联途径与ABA信号转导协同作用参与调控植物种子萌发、气孔运动和生长发育,本文主要归纳了植物中受ABA调控激活的MAPK级联途径成员,阐述了它们参与ABA信号转导调控植物生理反应和生长发育的过程,并对MAPK级联途径与ABA信号转导的研究方向作出了展望,指出对MAPK下游底物的筛选是完善MAPK级联途径的重要组成部分。     

H_2O_2作为根源信号介导盐胁迫诱导的蚕豆气孔关闭反应

H2O2作为信号分子可被多种胁迫诱导产生并在细胞内积累,进而参与调节植物的抗逆反应。文章通过远红外热成像观察等实验发现,根部NaCl胁迫可诱导蚕豆气孔关闭,叶片温度上升,叶片内Na＋和H2O2含量增加,蒸腾流汁液中H2O2浓度升高。另外,NaCl可直接诱导离体蚕豆根产生H2O2,却不能影响表皮条内H2O2含量。NaCl胁迫条件下产生的蒸腾流汁液可直接诱导表皮条气孔关闭,该过程可被抗氧化剂抗坏血酸（AsA）所逆转。这些结果表明,H2O2作为盐胁迫的根源信号,可能通过维管系统运输参与调节蚕豆气孔的关闭反应。     

Stomatal conductance in relation to xylem sap abscisic acid concentrations in two tropical trees, Acacia confusa and Litsea glutinosa

Two tropical trees, Acacia confusa and Litsea glutinosa, were grown under controlled conditions with their roots subjected to soil drying and soil compaction treatments. In both species, a decline in stomatal conductance resulting from soil drying took place much earlier than the decline of leaf water potential. Soil compaction treatment also resulted in a substantial decrease in stomatal conductance but had little effect on leaf water potential. A rapid and substantial increase in xylem abscisic acid (ABA) concenation ([ABA]), rather than hulk leaf ABA, was closely related to soil drying and soil compaction. A significant relationship between stomatal conductance (g_s) and xylem [ABA] was observed in both species. Artificially feeding ABA solutions to excised leaves of both species showed that the relationship bet ween g_s and [ABA] was very similar to that obtained from the whole plant, i.e. the relationship between g_s and xylem [ABA]. These results suggest that xylem ABA may act as a stress signal in the control of stomatal conductance.