植物冷激蛋白的研究进展

冷激蛋白是存在于细菌、植物与动物中的一类高度保守的核酸结合蛋白,其通过RNA分子伴侣活性参与转录、翻译及生长发育和逆境胁迫应答等细胞生理活动。本文主要从植物冷激蛋白的结构、表达模式、生物学功能以及应用前景等几个方面介绍了植物冷激蛋白的研究进展。     

植物中的冷激蛋白

植物冷激蛋白结构保守,具有RNA结合位点(S1结构域)或类似的β折叠构成的桶状结构,它与原核生物冷激蛋白同源性高,通过转录、翻译等的调节完成其生理功能。     

高温胁迫下番茄幼苗对冷激的响应

高温逆境是影响夏秋季蔬菜设施集约化育苗质量的主要因素之一,利用温度逆境诱导植物产生交叉适应是植物获得抗逆性的一种有效手段.为探索冷激强度对番茄幼苗高温胁迫的缓解效应,试验采用人工气候箱模拟夏季设施中的高温胁迫,研究了不同冷激温度(5、10、15 ℃)和冷激持续时间(10、20、30 min)对番茄幼苗生长、生物膜保护系统的影响,并研究了单次适宜冷激处理对番茄小分子热激蛋白LeHSP23.8和CaHSP18基因表达的影响.结果表明： 在高温胁迫前对番茄幼苗进行冷激处理可以抑制其下胚轴的伸长和株高的生长.冷激缓解番茄幼苗高温胁迫的效应在不同冷激温度下表现出不同的变化趋势;5 ℃冷激处理抑制了番茄幼苗抗氧化酶活性的升高,使细胞膜透性增大,对幼苗产生伤害;10 ℃冷激处理对番茄幼苗高温胁迫的缓解效应随冷激时间的延长呈降低趋势;而15 ℃冷激处理缓解番茄幼苗高温胁迫的效应随冷激时间的延长呈增加趋势.适宜冷激温度和冷激持续时间能够诱导番茄幼苗对高温逆境的交叉适应性,在高温胁迫前将番茄幼苗进行温度为10 ℃、持续10 min的冷激处理效果最佳,与对照相比,显著提高了高温胁迫下番茄幼苗植株单株干质量和壮苗指数,降低了番茄幼苗叶片相对电导率和丙二醛含量,促进了脯氨酸和可溶性蛋白的积累,提高了番茄幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT) 3种抗氧化酶活性,并诱导了小分子热激蛋白基因LeHSP23.8和CaHSP18在常温条件下的上调表达.
     

细菌冷激蛋白研究进展

冷激蛋白(cold shock protein,CSPs)是微生物受到冷刺激所诱导合成的分子量为7 k Da左右的蛋白质,它们与细胞在低温环境下的应激反应密切相关。冷激蛋白的功能是作为RNA的分子伴侣与mRNA结合,阻止mRNA二级结构的形成,从而使翻译顺利进行。主要介绍了细菌冷激蛋白的功能、应用以及调控机制的研究进展,以期为更深入的生产应用和功能等的科学研究提供参考。     

冷激蛋白CspA家族

冷激蛋白CspA家族在细菌适应低温环境方面起到重要作用。介绍了冷激反应的生理特征以及CspA家族的广泛性,CspA家族结构、功能和诱导调控研究的最新进展。     

冷激蛋白的研究进展

冷激蛋白（CSPs）广泛存在于革兰氏阳性菌和阴性菌中,它是细胞在应对冷刺激时所产生的一系列7 ku左右的蛋白质,结构上富含芳香族氨基酸,起着重要的分子伴侣作用,能够增强细胞抵御冷激环境胁迫的能力.以大肠杆菌、枯草杆菌、嗜热链球菌、沙门氏杆菌等为例,介绍各种冷激蛋白在产生、结构、调控等方面的异同,以及它在生产、生活中的应用价值.     

海产品嗜冷菌波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白功能分析

【目的】波罗的海希瓦氏菌是冷藏海产品中常见的腐败菌,而该菌中关于冷激蛋白的功能研究尚未见报道。本研究从分子生物学角度分析波罗的海希瓦氏菌中3个冷激蛋白各自的功能。【方法】采用BEAST软件分析γ-变形菌纲中部分食源性微生物的冷激蛋白进化时间,接着利用实时荧光定量PCR方法检测波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因的表达规律,进而构建3个冷激蛋白的基因敲除株,分析敲除株在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况、群体感应现象以及致腐能力,最后构建3个冷激蛋白的异源表达菌株并分析它们在不同温度和不同环境胁迫条件下的生长状况。【结果】波罗的海希瓦氏菌中鉴定到3个冷激蛋白,分别为cspC、cspD、cspG。所有γ-变形菌纲的cspD基因单独聚成一支,并于1 109.6百万年前与其他csp基因相分离,波罗的海希瓦氏菌的cspC和cspG在858.8百万年前互相分开。cspG基因是波罗的海希瓦氏菌低温生存的必需基因,且广泛响应环境胁迫条件;cspC基因对cspG基因功能的实施起辅助作用;cspD不响应冷激,但却会随生长阶段的变化而发生变化。此外,cspC基因和cspG基因在低温条件下与细菌的致腐能力相关。【结论】波罗的海希瓦氏菌3个冷激蛋白基因各有不同,且cspC基因和cspG基因与该菌致腐能力有关,这为今后研究腐败菌的冷适应和致腐机制提供了新思路。     

植物冷驯化的分子生物学机理

概述了植物冷激蛋白的生理作用及其基因表达的调控。阐释了植物冷驯化和抗寒性的分子机理。     

冷激诱导高温胁迫下番茄幼苗矮化机理

为了探明冷激诱导高温胁迫下番茄幼苗矮化的机理,育苗期间,每天8:00对幼苗分别进行5、10、15 ℃持续时间依次为10、20、30 min的冷激处理,测试了不同冷激强度下番茄幼苗乙烯释放速率,研究了冷激处理T10 ℃ D10 min(10 ℃持续10 min)结合不同生长调节物质对番茄幼苗乙烯释放速率、赤霉素(GA₃)含量和幼苗生长特性的影响.结果表明： 冷激处理刺激了番茄幼苗乙烯的产生,随着冷激温度的降低和冷激时间的延长,冷激诱导乙烯释放的效应显著增强.5 ℃持续30 min的冷激处理番茄幼苗乙烯产生速率最大,达到60.3 nL·h^-1·g^-1,为对照的6.5倍;乙烯利(ETH)、硫代硫酸银(STS)、GA₃和多效唑(PP333)均不能完全阻止冷激处理T10 ℃D10 min诱发的高乙烯产生率.冷激处理T10 ℃D10 min番茄幼苗茎叶GA₃含量为80.8 μg·g^-1,与对照(130.6 μg·g^-1)相比降低了38.1%.喷施ETH、STS对冷激诱发的幼苗矮化效应无显著影响,而GA₃显著减弱了冷激的矮化效应,PP333显著增强了冷激的矮化效应.以株高作为衡量指标,浓度为4.0 mg·L^-1的PP333处理,相当于10 ℃冷激处理.冷激诱导的番茄幼苗矮化效应主要原因在于冷激降低了番茄幼苗茎叶GA₃的含量.T10 ℃ D10 min可以在降低幼苗株高的同时不降低幼苗干物质的积累.     

葛根素对冷激诱导的高血压小鼠的影响

目的：检测葛根素灌胃对冷激诱导的高血压小鼠的血压血脂及肾脏结构的影响。方法：小鼠分为正常对照组、冷激对照组、冷激葛根素饲喂组（2,5,10ms／kg bw3组）（n=12）。以寒冷刺激（4±2℃）建立小鼠高血压模型,每天定时灌胃葛根素治疗,对照组给予聚乙烯吡咯烷酮溶液。连续饲喂18d．检测各组小鼠血压、血脂含量,石蜡切片观察肾脏结构。结果：冷激对照组小鼠血压显著高于正常对照组（P〈0．01）,葛根素饲喂组血压显著低于冷激对照组（P〈0．05）。冷激对照组TG含量显著高于正常对照组（P〈0．01）,而冷激饲喂组TG含量明显降低（P〈0．05）;冷激饲喂组TC含量与冷激对照组相比有所降低但无统计学意义;2mg／kg BW葛根素组LDL-C显著低于冷激对照组（P〈0．01）,各组间HDL-C含量比较无统计学意义,但葛根素饲喂组HDL-C／LDL-C值显著高于冷激对照组。冷激对照组肾小管上皮细胞水肿,内腔极度缩小,肾小球明显胀大,肾小囊腔显著变窄,葛根素饲喂组肾小管水肿基本消失,内腔明显增大,肾小球、肾小囊结构趋于正常。结论：葛根素灌服具有降血压、降血脂、改善病变肾脏结构的作用。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.