一氧化氮参与调节盐胁迫下脱落酸诱导的小麦幼苗叶片脯氨酸的累积

不同浓度(0.01～5.00mmol/L)的外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)以浓度依赖性的性式诱导150mmol/L NaCl胁迫下小麦(Triticum aestivum L.cv.Yangmai 158)幼苗叶片脯氨酸的累积。其中0.1 mmol/L的SNP效果最明显,而结合采用NO清除剂c-PTIO和血红蛋白的处理均分别逆转了该效应。研究结果还发现:0.1 mmol/L SNP诱导的脯氨酸累积还可能有利于盐胁迫下小麦幼苗的保水性;0.1 mmol/L的SNP显著激活了内源ABA的合成,而结合血红蛋白的处理则证实,在外源ABA诱导脯氨酸累积的过程中NO可能作用于ABA信号分子的下游,但NO和ABA信号分子在此诱导反应中不存在累积效应。进一步研究脯氨酸合成和降解的酶促反应途径,发现外源NO处理前4天内可能主要是通过提高Δ~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的活性来促进脯氨酸的合成,以后直至第8天主要是通过抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)的活性来抑制脯氨酸的降解;ABA对于P5CS和ProDH活性的调节能力弱于NO。此外,Ca~(2 )在NO诱导的盐胁迫下小麦叶片脯氨酸累积的信号分子途径中起重要的介导作用。     

外源一氧化氮对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化的缓解作用

采用15%的聚乙二醇-6000(PEG-6000)对扬麦158三叶一心期的幼苗根部进行轻度渗透胁迫处理,并通过添加不同浓度的一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitropussidi,SNP)和相应的对照(BO-3/NO-2),研究外源NO处理对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化作用的影响.结果发现,0.1 nnol/L的SNP能降低渗透胁迫造成的小麦幼苗叶片脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)活性的提高,降低超氧阴离子(O-2)的产生速率和质膜相对透性的增加以及丙二醛(MDA)和H2O2的累积;0.1 mmol/L的SNP还能够诱导超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,加速脯氨酸(Pro)的累积,而0.5mmo1/L的SNP和0.1mmo1/L的NO3/NO2(对照)处理的效果则不明显.上述结果表明低浓度NO对渗透胁迫造成的膜脂过氧化有明显的缓解效应.     

一氧化氮调节盐胁迫下小麦幼苗根部质膜H+-ATPase和焦磷酸酶活性提高耐盐性

采用外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)研究了NO对盐胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)幼苗耐盐性的影响.结果表明,0.1 mmol/L SNP处理显著缓解了1 50 mmol/L NaCl胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,包括水分丧失以及叶绿素降解,从而提高了小麦幼苗的耐盐性.进一步结合1 mg/mL血红蛋白处理则显著逆转了SNP诱导的上述效应;利用亚硝酸钠和铁氰化钾作为对照也证实了NO对小麦幼苗耐盐性的专一性调节作用,并可能与NO对小麦幼苗根部质膜H -ATPase和焦磷酸酶活性诱导有关.此外,尽管NO显著提高了盐胁迫下小麦幼苗根部细胞质膜H -ATPase和焦磷酸酶的ATP水解活性,但是对跨膜H 转运则没有明显影响.应用外源CaSO4和EGTA处理也证实,Ca2 可能在NO诱导的质膜H -ATPase和焦磷酸酶活性的提高过程中起信号作用.另外,分析盐胁迫下小麦幼苗根部Na 和K 含量的变化也发现,NO对Na 含量没有明显影响,但是却显著提高了K 水平和K /Na 比,这可能也是NO提高小麦幼苗耐盐性的原因之一.     

外源脯氨酸对盐胁迫下甜瓜脯氨酸代谢的影响

为探明外源脯氨酸对盐胁迫下甜瓜脯氨酸代谢的影响,以甜瓜品种‘雪美’为材料采用营养液栽培,对盐胁迫(100mmol·L-1 NaCl)、盐胁迫下添加外源脯氨酸(100mmol·L-1 NaCl+0.2mmol·L-1 Proline)以及对照3种处理后甜瓜幼苗叶片脯氨酸(Pro)含量、吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、鸟氨酸转氨酶(OAT)和脯氨酸脱氢酶(ProDH)活性进行测定,并对OAT和ProDH基因进行克隆及半定量表达分析。结果显示:与对照相比较,盐胁迫条件下甜瓜幼苗叶片内Pro含量显著增加,P5CS活性增幅大于OAT活性,OAT基因表达量大部分时段内没有增加,ProDH活性下降,ProDH基因表达量减少;盐胁迫下添加外源脯氨酸进一步使幼苗叶片内Pro含量增加、OAT、ProDH活性提高、P5CS活性降低,并且使OAT基因表达量迅速增加、ProDH基因表达量先增加后回落。研究表明,盐胁迫条件下,甜瓜幼苗体内脯氨酸积累主要是通过增强脯氨酸的谷氨酸合成途径和抑制脯氨酸降解来实现;适量外源脯氨酸可以增强盐胁迫幼苗脯氨酸的鸟氨酸合成途径,但对谷氨酸合成途径有一定的抑制作用;通过调节合成和降解2种代谢途径进一步提高了脯氨酸含量,从而增强甜瓜幼苗耐盐胁迫能力。     

一氧化氮调节盐胁迫下小麦幼苗根部质膜H^＋-ATPase和焦磷酸酶活性提高耐盐性

采用外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)研究了NO对盐胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)幼苗耐盐性的影响。结果表明,0.1 mmol/L SNP处理显著缓解了150 mmol/L NaCl 胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,包括水分丧失以及叶绿素降解,从而提高了小麦幼苗的耐盐性。进一步结合1 mg/mL血红蛋白处理则显著逆转了SNP诱导的上述效应;利用亚硝酸钠和铁氰化钾作为对照也证实了NO对小麦幼苗耐盐性的专一性调节作用,并可能与NO对小麦幼苗根部质膜 H -ATPase和焦磷酸酶活性诱导有关。此外,尽管NO显著提高了盐胁迫下小麦幼苗根部细胞质膜H -ATPase和焦磷酸酶的ATP水解活性,但是对跨膜H 转运则没有明显影响。应用外源CaSO4 和 EGTA 处理也证实,Ca2 可能在NO诱导的质膜 H -ATPase和焦磷酸酶活性的提高过程中起信号作用。另外,分析盐胁迫下小麦幼苗根部 Na 和K 含量的变化也发现,NO对Na 含量没有明显影响,但是却显著提高了K 水平和K /Na 比,这可能也是NO提高小麦幼苗耐盐性的原因之一。     

外源NO对NaCl胁迫下辣椒幼苗氧化损伤的保护效应

以辣椒品种陇椒2号为试验材料,研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对辣椒幼苗氧化损伤的影响.结果显示,在100 mmol/L NaCl胁迫下,辣椒叶片的MDA含量、质膜相对透性和脯氨酸含量均增加,保护酶SOD、CAT活性降低,而POD活性只在胁迫18 d时降低.0.1 mmol/L SNP处理可减缓NaCl胁迫下辣椒幼苗叶片MDA含量的上升,降低叶片质膜相对透性,并诱导SOD、POD和CAT活性增加,提高脯氨酸含量,表明外源NO可以通过提高盐胁迫下辣椒幼苗叶片组织的抗氧化能力来缓解氧化损伤.而SNP相似物NaNO2和K3Fe(CN)6处理对盐胁迫引起的氧化损伤并没有起到明显的缓解作用,进一步证实了NO对辣椒幼苗耐盐性具有专一性的调节作用.     

外源ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响

本文以小桐子为材料,研究了外源脱落酸（ABA）对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累的影响。结果表明,低温胁迫（5℃）可促进小桐子幼苗体内脯氨酸的积累,上调脯氨酸合成关键酶Δ¹-吡咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）和鸟氨酸转氨酶（OAT）的活性,上调P5CS基因（JcP5CS）的表达,及抑制脯氨酸降解酶脯氨酸脱氢酶（Pro DH）的活性。用外源ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,发现150μmol·L^-1的ABA可显著提高其低温胁迫下的脯氨酸含量,上调P5CS的活性和JcP5CS的表达水平,及抑制ProDH的活性。表明外源ABA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和抑制脯氨酸的降解途径来促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累。     

一氧化氮对盐胁迫下小麦幼苗根生长和氧化损伤的影响

0.05和0.10 mmol/L一氧化氮(NO)供体硝普钠(sodium mtropmsside,SNP)处理明显减轻NaCl浓度为150 mmo1/L左右的盐胁迫对小麦幼苗根生长的抑制效应,其中0.05mmol/L的SNP效果最明显;0.30mmol/L以上的SNP处理对根抑制无明显缓解作用;当NaCl浓度大于300 mmol/L时,各种浓度的SNP均不能减轻盐胁迫对根生长的抑制.以N O清除剂血红蛋白(hemoglobin,Hb)以及NOx-,K3Fe(CN)6等为对照,观察到0.05 mmol/L的SNP能不同程度地提高150mmo/L盐胁迫下小麦幼苗根尖细胞中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)活性,明显降低MDA、H2O2和O2-.的积累,阻断盐胁迫诱导的根尖细胞DNA片段化,表明NO能有效缓解盐胁迫引起的小麦幼苗根尖细胞的氧化损伤.     

外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢的影响

以小桐子幼苗为材料,设置盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)和外源水杨酸处理(0~2.0mmol·L-1 SA)水培试验,通过检测幼苗叶片脯氨酸含量、脯氨酸代谢关键酶活性及相关代谢酶基因的表达水平,研究了外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢机理的影响。结果显示:(1)外源0.9mmol·L-1 SA处理可显著提高盐胁迫下小桐子幼苗的脯氨酸含量,上调脯氨酸合成关键酶Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)活性,以及上调JcP5CS和JcOAT基因的表达水平。(2)SA也显著抑制了脯氨酸降解酶ProDH的活性及JcProDH基因的表达水平。(3)SA处理还显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗的组织活力,降低了叶片电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量。研究发现,外源SA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸的降解途径来促进盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累;外源SA处理也可提高小桐子幼苗的耐盐性,且这种提高可能与SA诱导脯氨酸的积累密切相关。     

外源一氧化碳对小麦幼苗耐盐性以及根中脯氨酸含量的影响

小麦幼苗经饱和度为50％的一氧化碳（C0）溶液预处理24h可以缓解随后以200mmol·L^-1NaCl处理所导致的小麦幼苗生长的受抑程度和相对含水量的下降。CO预处理还可有效提高盐胁迫下小麦幼苗根中吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）活性及其基因的表达,同时抑制脯氨酸脱氢酶（ProDH）活性,从而诱导脯氨酸的大量合成,缓解盐胁迫对小麦幼苗的伤害。     

一氧化氮对小麦叶片老化过程的调节

用不同浓度(0.05、0.10、0.20、0.50 mmol/L)的外源一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)处理正常生长小麦(Triticum aestivum L.)叶片(二叶一心期时全展第一叶).结果显示低浓度SNP(0.05、0.10、0.20 mmol/L)可以明显降低叶片H2O2和MDA的水平,其中0.10 mmol/LSNP的作用最为明显;而较高浓度SNP(0.50 mmol/L)则作用相反.进一步采用0.10 mmol/L SNP处理不同叶位的小麦叶片(四叶一心期),结果表明低浓度NO对不同老化阶段中叶片的H2O2、O-2和MDA累积都有缓解作用,并明显减缓叶绿素、可溶性叶蛋白尤其是Rubisco的降解,有效延缓了叶片的老化进程.在完整叶绿体体外老化实验中也发现,不同浓度SNP(0.05、0.10、0.20、0.50、1.00、5.00 mmol/L)的作用同样表现双重性,其中0.20 mmol/L SNP对膜结构及Rubisco保护作用最明显.上述结果证实,低浓度外源NO可延缓小麦叶片的老化过程,并可能与其降低叶片活性氧(ROS)水平及缓解氧化损伤有关.     

一氧化氮对小麦叶片老化过程的调节

用不同浓度(0．05、0．10、0．20、0．50mmol／L)的外源一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)处理正常生长小麦(Triticum aestivum L．)叶片(二叶一心期时全展第一叶)。结果显示低浓度SNP(0．05、0．10、0．20mmol／L)可以明显降低叶片H2O2和MDA的水平,其中0．10mmol／L SNP的作用最为明显;而较高浓度SNP(0．50mmol／L)则作用相反。进一步采用0．10mmol／L SNP处理不同叶位的小麦叶片(四叶一心期),结果表明低浓度NO对不同老化阶段中叶片的H2O2、O2^7和MDA累积都有缓解作用,并明显减缓叶绿素、可溶性叶蛋白尤其是Rubisco的降解,有效延缓了叶片的老化进程。在完整叶绿体体外老化实验中也发现,不同浓度SNP(0．05、0．10、0．20、0．50、1．00、5．00mmol／L)的作用同样表现双重性,其中0．20mmol／L SNP对膜结构及Rubisco保护作用最明显。上述结果证实,低浓度外源NO可延缓小麦叶片的老化过程,并可能与其降低叶片活性氧(ROS)水平及缓解氧化损伤有关。     

外源一氧化氮对镉胁迫下绿豆幼苗根尖抗氧化酶的影响

采用水培法研究外源一氧化氮对镉(Cd)胁迫下绿豆幼苗根尖抗氧化酶活性的影响。结果表明:0.01mmol/L和0.1mmol/L一氧化氮供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)显著促进上胚轴生长,1mmol/LSNP则抑制绿豆幼苗生长。Cd单独处理抑制根尖抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性而刺激脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)、谷胱甘肽转硫酶(glutathione S-transferase,GST)、谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase,GR)和过氧化物酶(guaiacol peroxidase,POD)活性上升。0.1mmol/LSNP预处理能够明显缓解Cd对根生长的抑制,降低根尖中MDA含量,提高根尖APX和SOD活性,降低LOX和POD活性,但不影响GST和GR活性。     

外源一氧化氮供体硝普钠对干旱胁迫下小麦幼苗叶中ATP酶活性和膜脂过氧化的影响

研究外源一氧化氮（NO）供体硝普钠（sNP）对干旱胁迫下小麦幼苗叶片ATP酶活性和膜脂过氧化影响的结果表明,15％聚乙二醇．6000（PEG-6000）模拟的干旱胁迫下小麦幼苗叶中H^＋-ATP酶和Ca^2＋．ATP酶活性显著升高后迅速下降,硫代巴比妥酸反应产物（TBARs）和质量膜透性增加;0．1mm01．L^-1 SNP可提高干旱胁迫下小麦幼苗叶中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（cAT）活性,降低超氧阴离子（O2^-）和过氧化氢（H2O2）水平,缓解膜脂过氧化,稳定生物膜的结构和功能,H^＋-ATP酶和Ca^2＋-ATP酶也可以保持更高的活性。     

Overexpressing <Emphasis Type="Italic">SgNCED1</Emphasis> in Tobacco Increases ABA Level,Antioxidant Enzyme Activities,and Stress Tolerance

Abscisic acid (ABA) regulates plant adaptive responses to various environmental stresses. 9-cis-epoxycarotenoid dioxygenase (NCED) is the key enzyme of ABA biosynthesis in higher plants. A NCED gene, SgNCED1, was overexpressed in transgenic tobacco plants which resulted in 51–77% more accumulation of ABA in leaves. Transgenic tobacco plants decreased stomatal conductance, transpiration rate, and photosynthetic rate but induced activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), and ascorbate-peroxidase (APX). Hydrogen peroxide (H₂O₂) and nitric oxide (NO) in leaves were also induced in the transgenic plants. Compared to the wild-type control, the transgenic plants improved growth under 0.1 M mannitol-induced drought stress and 0.1 M NaCl-induced salinity stress. It is suggested that the ABA-induced H₂O₂ and NO generation upregulates the stomatal closure and antioxidant enzymes, and therefore increases drought and salinity tolerance in the transgenic plants.     

Evidence for the involvement of nitric oxide and reactive oxygen species in osmotic stress tolerance of wheat seedlings: Inverse correlation between leaf abscisic acid accumulation and leaf water loss

Nitric oxide (NO) and reactive oxygen species (ROS) play important roles in both abscisic acid (ABA) signaling and stress-induced ABA accumulation. However, little is known about their physiological roles in the whole plant. In this study, the effects of NO and ROS on leaf water control and the roles of ABA were determined using wheat (Triticum aestivum L.) seedlings. As compared with the control, osmotic stress reduced leaf water loss (LWL) while it increased leaf ABA content. The effects of osmotic stress on LWL and ABA contents were partially reversed by NO scavengers or NO synthase (NOS) inhibitors. Furthermore, sodium nitroprusside (SNP) at concentrations between 0.01 and 10 mM all reduced LWL efficiently and induced ABA accumulation in a dose-dependent manner. When ABA synthesis was inhibited by fluridone or actidione, the effects of SNP on LWL were partially reversed. These results suggest that NO is involved in leaf water maintenance of wheat seedlings under osmotic stress, and one of the possible mechanisms is by stimulating ABA synthesis. The ROS scavengers used in our experiments had no effects on either LWL or ABA accumulation induced by osmotic stress. However, all ROS induced LWL reduction and ABA accumulation significantly. Hydrogen peroxide had the same effects as SNP on LWL and induced ABA accumulation in a dose-dependent manner but had a maximal effect at 1 mM. Fluridone reversed the effects of H₂O₂ on both LWL reduction and ABA accumulation, while actidione had no effect. These results suggest that ROS are also involved in leaf water maintenance of wheat seedlings by stimulating ABA biosynthesis, but with a different mechanism to that of NO. The ABA-independent mechanism in NO/ROS regulation of leaf water balance is discussed, in relation to our results.