非生物胁迫对烟草悬浮细胞胞内和胞外ATP水平的影响

以烟草悬浮细胞BY-2（Nicotiana tabacum ‘Bright Yellow-2’）为材料,研究了NaCl、PEG（6000）、低温3种非生物胁迫对细胞内ATP（intracellular ATP,iATP）和细胞外ATP（extracellular ATP,eATP）水平的影响。结果显示：50~200 mmol·L^-1 NaCl处理导致烟草悬浮细胞膜通透性显著增加（P<0.05）,100和200 mmol·L^-1 NaCl处理时iATP和eATP水平显著降低（P<0.05）。随着PEG质量浓度的增加（50、100、200 g·L^-1）,烟草悬浮细胞膜通透性和eATP水平逐渐增加,其中在200 g·L^-1 PEG处理时eATP水平显著增加至对照的3.4倍（P<0.05）,而iATP水平则在200 g·L^-1 PEG处理时显著降低至对照的0.5倍（P<0.05）。0~10 ℃低温处理后,烟草悬浮细胞膜通透性和iATP水平呈不同程度增加,其中0 ℃处理时iATP水平增加至对照的1.9倍,而eATP水平在10 ℃时显著下降至对照的0.8倍（P<0.05）。上述结果表明,虽然植物的iATP是eATP的来源,但在非生物胁迫下iATP不是影响eATP水平变化的唯一因素,细胞运输ATP等因素可能也影响着eATP的水平。     

寡霉素处理下细胞外ATP和细胞内ATP的关系及其对细胞死亡调节作用的研究

以烟草悬浮细胞BY~(-2)为材料,利用FoF1-ATP合成酶(FoF1-ATPase)抑制剂寡霉素研究了细胞内ATP(i ATP)对胞外ATP(e ATP)水平的影响,以及施加外源ATP对i ATP水平和细胞死亡的调节作用。结果表明,随着寡霉素浓度的增加(5、10、25、50μmol·L~(-1)),烟草悬浮细胞的i ATP含量逐渐下降,e ATP含量也随之减少,且细胞死亡水平在较高寡霉素处理浓度下有明显上升。同时,随着寡霉素处理时间的增加(0.5、1、3、5 h),烟草悬浮细胞的i ATP含量和e ATP含量也呈现出不同程度的下降,而细胞死亡水平则有所增加。施加外源ATP能够缓解寡霉素引起的细胞i ATP水平的下降和细胞死亡水平的上升。上述结果表明,e ATP水平受到了i ATP水平的影响,而e ATP也在线粒体ATP合成受到抑制时调控i ATP和细胞死亡的发生。     

外源DMSO和ASA对微囊藻毒素胁迫下烟草细胞ROS生成和抗氧化系统的影响

采用2μg/mL微囊藻毒素-RR(MC-RR)、2μg/mL MC-RR 0.5%二甲基亚砜(DMSO)和2μg/mL MC-RR 2 mmol/L抗坏血酸(ASA)分别处理烟草悬浮细胞,研究上述各处理对烟草悬浮细胞活性氧(ROS)产生和抗氧化系统的影响。结果表明,与对照相比,MC-RR单独处理后烟草悬浮细胞中ROS、膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)和细胞内源ASA的含量及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性明显升高,还原型谷胱甘肽(GSH)的含量有一个先降后升的变化过程。在分别加入外源抗氧化剂DMSO或ASA后,细胞内ROS和MDA含量下降,ASA、GSH含量和SOD、POD酶活性基本可恢复到对照水平。以上结果说明,微囊藻毒素单独处理细胞可造成氧化胁迫,其所诱导的ROS的大量积累很有可能是其产生细胞毒害的关键因子,外源抗氧化剂ASA和DMSO可缓解MC-RR对细胞的毒害作用,对细胞起一定保护作用。     

外源NO处理对四种桉树幼苗铝胁迫抗性的影响

为探究外源一氧化氮(NO)对铝胁迫下桉树幼苗耐铝性的影响，该研究以4种3月生桉树幼苗(巨桉、尾叶桉、圆角桉、尾巨桉)为对象，将硝普钠(SNP)作为外源NO供体，采用水培法，研究不同浓度NO(0、50、100、200、400、800μmol·L^-1)对120 mg·L^-1铝胁迫条件下桉树幼苗的ROS、抗氧化酶活性和有机渗透调节物质含量等生理指标的影响，并比较4种桉树在NO处理下的耐铝性差异。结果表明：(1)铝胁迫下添加适宜浓度外源NO (50μmol·L^-1≤NO≤200μmol·L^-1),可促使4种桉树提高可溶性糖和可溶性蛋白的含量、抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性，清除体内的ROS和降低MDA的积累，提高抗铝性，但在高浓度的NO(≥800μmol·L^-1)处理下桉树幼苗的抗氧化酶活性和渗透调节物质含量降低，表现出胁迫反应。(2)NO对于敏感型桉树的耐铝性有较强的提升作用，对耐受型桉树的耐铝性提升不明显，在NO的作用下4种桉树的抗铝性最终趋于一致。(3)SOD、M...     

镉对胎盘绒毛外滋养层HTR-8/SVneo细胞内抗氧化酶活性的影响

目的:探究氯化镉(CdCl_2)对胎盘绒毛外滋养层HTR-8/SVneo细胞内活性氧(ROS)水平和抗氧化酶活性的影响。方法:用不同浓度的CdCl_2(0、3、6、12μmol/L)处理HTR-8/SVneo细胞24 h,或者用12μmol/L CdCl_2处理HTR-8/SVneo细胞不同时间(0、6、12、24 h)后,CCK-8检测细胞活性;采用时间依赖模型,显微镜下观察细胞形态变化;流式细胞术检测细胞内ROS含量变化;试剂盒法检测细胞内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活性及丙二醛(MDA)水平的变化;用12μmol/L CdCl_2与500μmol/L ROS清除剂NAC共处理HTR-8/SVneo细胞24 h,观察NAC对细胞的保护效应。结果:CdCl_2可以显著抑制HTR-8/SVneo细胞活性,且呈剂量和时间依赖性(P<0.01);随着CdCl_2处理时间的延长,HTR-8/SVneo细胞逐渐皱缩、变圆;细胞内ROS水平和MDA含量呈时间依赖性升高,而SOD、CAT和GPx活性呈时间依赖性降低;NAC可以显著抑制CdCl_2引起的ROS及MDA含量升高,缓解CdCl_2引起的形态损伤和抗氧化酶活性降低(P<0.05)。结论:镉可以引起HTR-8/SVneo细胞内ROS升高,并导致SOD、CAT、GPx活性降低和脂质过氧化。     

细胞外ATP通过刺激NADPH氧化酶缓解水杨酸诱导的细胞死亡

水杨酸（SA）是植物重要的信号分子,低浓度的SA能够诱导植物的抗病反应,而高浓度的SA导致植物细胞死亡。本文采用500μmol·L-1的SA处理烟草悬浮细胞BY-2,研究了细胞外ATP在SA诱导的细胞死亡中的作用及可能的机制。结果显示,外源ATP可缓解SA诱导的细胞死亡水平的上升。另外,SA导致NADPH氧化酶活性下降,而外源ATP则刺激其活性上升。外源ATP能缓解SA对NADPH氧化酶活性的抑制,且这种缓解作用可被NADPH氧化酶的抑制剂——二亚苯基碘（DPI）所消除。DPI还可部分消除外源ATP对SA所诱导的细胞死亡的缓解作用。上述结果表明,胞外ATP通过刺激NADPH氧化酶活性缓解SA诱导的细胞死亡。     

Cu2+对铜锈微囊藻生长及叶绿素荧光特性的影响

利用浮游植物荧光仪（Photo-PAM）研究了不同Cu²⁺浓度处理不同时间（12、24、48、72、96 h）对铜锈微囊藻（Microcystis aeruginosa）生长及叶绿素荧光特性的影响。结果表明:在一定时间（96 h）内,低浓度Cu²⁺(1μmol·L^-1)处理的铜锈微囊藻的藻细胞密度以及PSII最大光合效率（Fv/Fm）、PSII实际光合效率（ΦPSII）、光能利用效率（α）与对照相比变化不显著,最大电子传递速率（Pm）显著下降;高浓度Cu²⁺(2、4、6、8μmol·L^-1)处理下,藻细胞密度及Fv/Fm、ΦPSII、α、Pm随着Cu²⁺浓度的加大和胁迫时间的延长均显著降低,浓度为6、8μmol·L^-1 Cu²⁺处理48 h,铜锈微囊藻Fv/Fm、ΦPSII、α、Pm的测得值为0。可见,高浓度Cu²⁺(≥2μmol·L^-1)处理极大地影响铜锈微囊藻的生长及叶绿素荧光特性,胁迫作用显著。     

高浓度镉、锌及其复合作用对烟草抗氧化系统的影响

采用水培方法,研究高浓度镉(0.1 mmol·L^-1 Cd²⁺)、锌(0.15 mmol·L^-1 Zn²⁺)及其复合作用(0.1 mmol·L^-1 Cd²⁺+0.15 mmol·L^-1Zn²⁺)对烟草种子的萌发率、幼苗叶片活性氧(ROS)水平、抗氧化物浓度、抗氧化酶活性及膜脂过氧化程度的影响.结果表明: 单因子条件下,与对照相比,高浓度镉、锌处理烟草种子萌发率降低;叶片超氧自由基(O₂^-· )产生速率与过氧化氢(H₂O₂)含量升高;过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗化血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性升高;谷胱甘肽(GSH)含量及其与氧化型谷胱甘肽比值(GSH/GSSG)下降;丙二醛(MDA)含量升高.与镉、锌单因子处理相比,镉、锌复合处理的烟草种子萌发率显著升高;O₂^-· 产生速率、H₂O₂和MDA含量降低;CAT、APX、MDAR活性在处理末期升高.镉、锌胁迫对烟草可造成生理水平上的损伤,且毒性效应随着处理时间的延长而增强.镉、锌复合作用可缓解镉、锌单因子胁迫对烟草幼苗的毒害.     

碳源对迷迭香悬浮培养细胞的生长、迷迭香酸积累及抗氧化酶活性的影响

以迷迭香悬浮培养细胞为材料,详细研究了基本培养基中添加蔗糖、麦芽糖和葡萄糖对细胞生长及次生代谢产物积累的影响,同时对不同蔗糖浓度处理的悬浮培养细胞抗氧化酶活性进行了研究。研究结果表明：在不同的糖处理中,30 g·L^-1的蔗糖、70 g·L^-1的麦芽糖及40 g·L^-1的葡萄糖最有利于迷迭香悬浮培养细胞生长。30 g·L^-1蔗糖和70 g·L^-1麦芽糖处理中悬浮培养细胞的生长率分别为74.08%和72.33%,高出40 g·L^-1葡萄糖处理接近3倍之多。30 g·L^-1蔗糖处理的悬浮培养细胞迷迭香酸含量高出70 g·L^-1麦芽糖处理228倍,略低于40 g·L^-1葡萄糖处理。在不同蔗糖的处理中,随着蔗糖浓度的增加,迷迭香酸含量均呈现增加趋势,表明高浓度的蔗糖有利于悬浮培养细胞迷迭香酸的积累。在高浓度的蔗糖处理中,悬浮培养细胞H₂O₂和MDA含量明显增加,同时抗氧化酶SOD、POD及CAT的活性也明显增强,表明高浓度的蔗糖产生了渗透胁迫,这种渗透胁迫虽不利于迷迭香悬浮培养细胞的生长,但有利于次生代谢产物的积累。综合迷迭香悬浮细胞的生长率和迷迭香酸的含量,我们最终得出30 g·L^-1的蔗糖最有利于迷迭香悬浮细胞的培养。     

重金属镉通过DNA氧化损伤途径诱导细胞中心体扩增

目的:研究氯化镉(CdCl_2)对细胞中心体扩增的影响,及活性氧(ROS)和DNA损伤在CdCl_2诱导细胞中心体扩增中的作用。方法:用不同浓度(0、10、20、40μmol/L)CdCl_2处理HCT116细胞48 h,MTT法检测细胞活性;用低浓度无毒性的CdCl_2处理细胞48 h,免疫荧光实验观察细胞内中心体的扩增;用CdCl_2(20μmol/L)、CdCl_2+N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理细胞2 h,活性氧检测试剂盒检测细胞内ROS水平的变化;用CdCl_2(20μmol/L)、CdCl_2+NAC处理细胞6 h,彗星电泳试剂盒检测细胞内DNA损伤水平的变化;用CdCl_2(20μmol/L)、CdCl_2+NAC处理细胞48 h,免疫荧光观察细胞内中心体的扩增。结果:20μmol/L或以下CdCl_2处理细胞48 h不影响细胞活性;CdCl_2 20μmol/L或以下无毒性剂量CdCl_2诱导细胞中心体发生扩增(P0.01),并呈剂量依赖效应;在20μmol/L CdCl_2处理下,细胞内ROS和DNA损伤水平均明显升高(P0.01),当有抗氧化剂NAC存在时,细胞内升高的ROS和DNA损伤水平均被明显抑制(P0.01);抗氧化剂NAC对CdCl_2诱导的中心体扩增也有明显的抑制效果(P0.01)。结论:氯化镉通过DNA氧化损伤途径诱导细胞中心体扩增。     

海洋酸化与磷浓度变化对龙须菜光合作用和ATPase活性的影响

以大型海藻龙须菜(Gracilaria lemanensis)为实验材料, 设置不同CO2浓度(400 μL·L–1和1000 μL·L–1)和磷浓度(0.5和30 μmol·L-1)实验, 探讨大气CO2浓度升高对不同磷浓度培养下龙须菜生长、光合作用及ATPase活性的影响。结果显示大气CO2下, 磷加富导致龙须菜的相对生长速率和最大光合速率增加, 暗呼吸速率降低; 但高CO2浓度下, 磷浓度变化对三者的影响不明显。不论是在大气CO2浓度还是高浓度CO2下, 磷加富对叶绿素a、类胡萝卜素含量和实际光化学效率均没有明显影响, 但导致ATPase活性均明显增加。以上结果表明在高浓度CO2诱导海洋酸化环境中, 磷加富可以通过调节光合速率、暗呼吸速率和ATPase活性, 改变能量的利用效率调控其生长。     

胞外三磷酸腺苷对铅胁迫下植物细胞损伤和过氧化氢及其清除酶水平的调节

细胞外三磷酸腺苷（extracellular adenosine-5'-triphosphate）是植物细胞的重要信号分子。以烟草悬浮细胞BY-2（Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2）为材料,探讨了胞外三磷酸腺苷对铅胁迫下细胞损伤、H₂O₂（过氧化氢）含量及H₂O₂清除酶活性的影响。结果显示,随着Pb（NO₃）₂浓度的不断提高（30~400 μmol·L^-1）,细胞外三磷酸腺苷含量呈现出逐渐下降的趋势,但胞内三磷酸腺苷含量及细胞的受损伤程度逐渐增大;同时,H₂O₂含量和过氧化氢酶的活性均有所上升,并在200 μmol·L^-1 Pb（NO₃）₂处理下达到最大值,而过氧化物酶的活性则不断降低。较之Pb（NO₃）₂胁迫下的细胞,对Pb（NO₃）₂胁迫的细胞加入外源三磷酸腺苷使得细胞受损伤程度显著降低,H₂O₂含量减少,过氧化氢酶活性减弱,而过氧化物酶活性增强。实验结果表明,Pb（NO₃）₂胁迫诱导的植物细胞损伤和H₂O₂及其清除酶水平的变化能受到细胞外三磷酸腺苷水平的调节。     

暴马丁香成熟胚愈伤组织和体胚诱导及其生理状态解析

以暴马丁香成熟胚为外植体进行愈伤组织和体胚发生诱导,通过调节诱导培养基中植物生长调节剂的种类和浓度,分析其对愈伤组织诱导和体胚诱导的影响,同时对培养过程中的外植体进行形态发生观察和生理状态分析。结果表明:①暴马丁香成熟胚外植体培养30 d可见直接体胚发生、60 d可见子叶型体胚;②BA在愈伤组织诱导过程中起到了主导作用,在0.5 mg·mL^-1BA和5~6 mg·mL^-1NAA组合下,愈伤组织诱导率可达100%;在0.5 mg·mL^-1BA和5 mg·mL^-1NAA组合体胚诱导率可达8%;③多酚含量在愈伤组织形成初期急剧上升且在培养过程中保持较高水平,子叶型胚期PAL和POD活性升高、MDA和SOD活性略下降。     

不同土壤水分条件下CO2浓度对禾谷缢管蚜种群的影响

利用开顶式熏气室研究了不同土壤水分条件下不同CO₂浓度对禾谷缢管蚜种群的影响,以期对未来大气CO₂浓度升高条件下不同降雨地区的小麦蚜虫关系发展趋势做出初步预测.结果表明,随CO₂浓度升高,禾谷缢管蚜种群持续增长,但以CO₂浓度从350μl·L^-1上升到550μl·L^-1时增长最快;禾谷缢管蚜种群大小与土壤水分密切相关,各CO₂浓度下均以60%土壤水分的最大;当CO₂浓度从350μl·L^-1上升到550μl·L^-1时,60%土壤水分下的种群增长最快;当CO₂浓度从550μl·L^-1上升到700μl·L^-1时,60%和40%土壤水分下的种群增长相近,且高于80%土壤水分下的增长.据此可以认为,随大气CO₂浓度升高,禾谷缢管蚜种群会持续增长,从目前至下世纪中叶的时间内可能是蚜虫种群增长最快的阶段,特别在干旱、半干旱地区禾谷缢管蚜种群增长幅度较大、小麦受害较重.     

胞外H2O2及NADPH氧化酶参与了铜胁迫对植物细胞死亡的诱导

以烟草悬浮细胞BY-2(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2)为材料,探讨了在铜离子胁迫下植物细胞死亡发生过程中胞外H₂O₂及NADPH氧化酶所扮演的角色。实验结果表明,随着外源CuCl₂浓度的上升(从0~700 μmol·L^-1),细胞死亡水平不断上升,且胞外H₂O₂的水平也不断增加。在300 μmol·L^-1的CuCl₂诱导细胞死亡的过程中,加入H₂O₂清除剂N-N-二甲基硫脲(DMTU)降低了胞外CuCl₂胁迫下H₂O₂含量增加的同时也降低了细胞死亡水平的上升,这一观察表明了铜离子胁迫所导致的细胞死亡的发生和胞外H₂O₂的增加有关。进一步的研究表明,300 μmol·L^-1 CuCl₂的胁迫导致了NADPH氧化酶活性的显著性上升,而加入NADPH氧化酶的抑制剂（二亚苯基碘,DPI,)则降低了CuCl₂胁迫所导致的细胞死亡和胞外H₂O₂含量的上升。上述结果表明,胞外H₂O₂和NADPH氧化酶参与了CuCl₂对植物细胞死亡的诱导作用。     

木麻黄SSR-PCR反应体系的建立与优化

为得到木麻黄SSR-PCR反应的最佳体系,以4个种(短枝木麻黄、山地木麻黄、粗枝木麻黄、细枝木麻黄)的24个无性系为材料,采用L₁₆(4⁵)正交设计对影响木麻黄SSR-PCR反应的4个因素(Taq酶、dNTP、Mg²⁺和引物)在4个水平上进行了优化,并利用直观分析和方差分析两种方法对PCR结果进行评价。结果表明:引物、Mg²⁺和dNTP均对木麻黄SSR-PCR反应结果有极显著的影响(P<0.01),影响程度由大到小为:引物>Mg²⁺>dNTP,而Taq酶对扩增结果无显著影响;确定了两种木麻黄SSR-PCR反应体系(体系6和体系15),体系6为1×PCR buffer、2ng模板DNA、0.5μmol·L^-1引物、1.5 mmol·L^-1 Mg²⁺、0.1 mmol·L^-1 dNTP、0.5 U Taq酶;体系15为1×PCR buffer、2ng模板DNA、0.5μmol·L^-1引物、1.75 mmol·L^-1 Mg²⁺、0.2 mmol·L^-1 dNTP、1.25 U Taq酶,反应体系共10μL,不足部分用ddH2O补足。从节约成本和降低非特异性产物的角度考虑可将体系6作为最佳体系,体系15为备用体系;本试验所选荧光引物M26、M36的退火温度在52~62℃均可扩增出清晰明亮的条带。为简化操作步骤和减少非特异性产物,可选择60℃作为引物M26、M36的最佳退火温度。     

Extracellular ATP is a potent signaling molecule in the activation of the Japanese flounder (Paralichthys olivaceus) innate immune responses

Innate immunity is the first line of defense against pathogen infections. Extracellular ATP (eATP) is one of the most studied danger-associated molecular pattern molecules that can activate host innate immune responses through binding with and activating purinergic receptors on the plasma membrane. The detailed actions of eATP on fish innate immunity, however, remain poorly understood. In this study, we investigated bacterial pathogen-induced ATP release in head kidney cells of the Japanese flounder Paralichthys olivaceus. We also examined the actions of eATP on pro-inflammatory cytokine and immune-related gene expression, the activity of induced NO synthase (iNOS), and the production of reactive oxygen species (ROS) and NO in Japanese flounder immune cells. We demonstrate that ATP is dynamically released from Japanese flounder head kidney cells into the extracellular milieu during immune challenge by formalin-inactivated Edwardsiella tarda and Vibrio anguillarum. In addition, we show that eATP administration results in profound up-regulation of pro-inflammatory cytokine gene expression, iNOS activity, and inflammatory mediator production, including ROS and NO, in Japanese flounder immune cells. Altogether, our findings demonstrate that eATP is a potent signaling molecule for the activation of innate immune responses in fish.