外源H_2O_2对混合盐碱胁迫下燕麦幼苗叶片脯氨酸积累和代谢途径的影响

为探讨H_2O_2对盐碱胁迫下植物脯氨酸代谢的调控机理,以燕麦新品种‘定莜6号’幼苗为材料,采用水培法研究了外源H_2O_2对混合盐碱胁迫下燕麦脯氨酸积累和代谢途径的影响。结果表明,75 mmol·L-1混合盐碱(Na Cl∶Na_2SO_4∶Na HCO_3∶Na_2CO_3=12∶8∶9∶1)胁迫可促进燕麦幼苗叶片脯氨酸的积累,提高脯氨酸合成的鸟氨酸途径关键酶鸟氨酸δ-氨基转移酶(δ-OAT)活性,抑制脯氨酸合成的谷氨酸途径关键酶Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)及脯氨酸降解限速酶脯氨酸脱氢酶(Pro DH)活性。在75 mmol·L-1混合盐碱胁迫下添加0.01~1 000μmol·L-1H_2O_2可显著提高燕麦幼苗叶片的脯氨酸含量,其中10μmol·L-1H_2O_2的作用最明显;10μmol·L-1H_2O_2上调了75 mmol·L-1混合盐碱胁迫下燕麦幼苗叶片的P5CS和δ-OAT活性,降低了Pro DH活性。此外,10μmol·L-1H_2O_2使75 mmol·L-1混合盐碱胁迫下燕麦幼苗叶片内源性H_2O_2含量急剧升高后迅速降低。表明外源H_2O_2能够提高混合盐碱胁迫下燕麦幼苗内源H_2O_2的含量,并通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,抑制脯氨酸的降解,促进混合盐碱胁迫下燕麦幼苗脯氨酸的积累。     

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。     

ABA和NaCl对碱蓬多胺和脯氨酸代谢的影响

比较了 5 0 μmol/L的ABA和 4 0 0mmol/L的NaCl对碱蓬植株内脯氨酸 (Pro)和多胺 (PAs)含量和代谢关键酶活性的影响。结果表明 :ABA处理能诱导碱蓬植株吡咯啉 5 羧酸合成酶 (P5CS)、鸟氨酸脱羧酶(ODC)、多胺氧化酶 (PAO)和脯氨酸脱氢酶 (ProDH)活性上升 ,Pro和游离多胺含量增加。ABA NaCl处理促进碱蓬植株体内Pro和PA的积累。与NaCl处理相比 ,ABA NaCl处理后碱蓬植株P5CS活性显著上升 ,ProDH活性变化不明显 ,ODC活性极显著上升 ,PAO和转谷酰胺酶 (TGase)活性上升 ,从而使Pro和游离多胺含量均显著上升 ,游离态多胺 (Spd PAx) /Put提高 ,结合态多胺总量上升。ABA NaCl处理对碱蓬植株体内Pro和PAs合成的促进与其对生长速率的促进效应相一致     

外源GSH对盐胁迫下番茄幼苗生长及抗逆生理指标的影响

采用营养液栽培法,研究外源谷胱甘肽(GSH)对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、根系活力、电解质渗透率和丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响,为利用外源物质减轻盐胁迫伤害提供理论依据。结果显示:(1)NaCl胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长、根系活力和SOD、POD、CAT活性,提高了电解质渗透率及MDA、Pro、可溶性糖含量;(2)外源喷施GSH能够诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性上调,电解质渗透率及MDA含量下降,Pro和可溶性糖含量恢复至对照水平;(3)外源喷施还原型谷胱甘肽抑制剂(BSO)使NaCl胁迫下番茄幼苗的根系活力以及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性下降,脯氨酸含量提高;(4)喷施GSH可诱导BSO和NaCl共处理番茄植株的根系活力、SOD、POD、CAT活性提高,MDA和Pro含量降低。研究表明,外源GSH可通过提高促进盐胁迫下番茄幼苗植株渗透调节能力及清除活性氧的酶促系统的防御能力、降低细胞膜脂过氧化程度、保护膜结构的完整性,从而有效缓解NaCl胁迫对番茄幼苗生长的抑制,提高其耐盐性。     

PEG胁迫及复水对不同抗旱性小麦幼苗脯氨酸代谢关键酶活性的影响

以两种不同抗旱性小麦品种幼苗为试验材料,采用PEG模拟干旱胁迫处理,探究干旱胁迫及复水对小麦幼苗叶片与根系脯氨酸累积及关键酶活性的影响。结果显示:(1)PEG胁迫下抗旱品种‘普冰143’根长和根干重下降不大,而水敏感品种‘郑引1号’根长和根干重下降显著;且于胁迫处理36h时‘普冰143’根系脯氨酸含量增加(75.0%)显著大于‘郑引1号’(37.7%),复水24h后均恢复至对照水平。(2)PEG胁迫下‘普冰143’叶片中谷氨酸合成途径关键酶P5CS和鸟氨酸合成途径关键酶δ-OAT活性均显著增加,且‘普冰143’叶片脯氨酸两条合成途径关键酶活性均得以加强;PEG胁迫处理36h时,‘郑引1号’叶片中P5CS活性增加显著,δ-OAT活性变化较小,且‘郑引1号’叶片脯氨酸合成可能以谷氨酸途径为主;但在PEG胁迫下两个不同抗旱性品种的根中P5CS、δ-OAT活性均变化较小。(3)PEG胁迫处理36h时‘普冰143’叶片脯氨酸降解酶PDH活性显著下降,而‘郑引1号’叶片PDH活性显著增加,复水后抗旱品种叶片该酶活性显著增加,水敏感品种恢复至对照水平;但PEG胁迫处理下两个不同抗旱性品种的根中PDH活性均显著下降。研究表明,PEG胁迫下小麦叶片是合成脯氨酸的主要部位,抗旱品种‘普冰143’根系脯氨酸持续积累与叶片中高的脯氨酸合成关键酶活性及脯氨酸转运有关。     

盐和温度胁迫对外来种互花米草(Spartina alterniflora)生理生态特性的影响

盐浓度和环境温度是影响外来种互花米草自然分布的两大重要生态因子。在不同NaCl浓度和温度胁迫条件下,对互花米草幼苗根部和叶片中膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)、游离脯氨酸及可溶性糖、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的动态变化进行了测定。结果表明:当NaCl浓度低于100mmol·L-1时,可以促进互花米草的生长;而NaCl浓度超过100mmol·L-1时,互花米草可以通过提高体内保护酶(SOD、POD、CAT)活性,增加可溶性糖和游离脯氨酸含量来适应外界盐浓度变化;温度胁迫后,互花米草地上和地下器官对胁迫的响应程度不同,叶片中可溶性糖含量、CAT活性明显比根部高,而根部SOD、POD活性比叶片中高。     

大豆脯氨酸积累相关基因家族鉴定及干旱胁迫表达分析北大核心CSCD

脯氨酸是一种广泛存在的渗透调节物质,在植物生长发育以及响应干旱胁迫的信号途径中具有重要作用。吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)、吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)、脯氨酸脱氢酶(Pro DH)、吡咯啉-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)、脯氨酸转运体(Pro T)是影响植物体内脯氨酸积累的关键酶。但关于大豆脯氨酸积累相关基因家族成员的研究尚未见报道。本研究在大豆基因组中鉴定出7个Gm P5CS、2个Gm OAT、2个Gm P5CR、5个Gm Pro DH、3个Gm P5CDH及6个Gm Pro T基因,不均匀地分布在大豆20条染色体中的12条上,发生16对片段复制事件。系统进化树分析发现,大豆脯氨酸积累相关基因家族分为不同的进化分支,同一亚族间的基因结构和保守基序相似。顺式作用元件分析结果显示,脯氨酸积累相关基因家族含响应逆境胁迫及植物激素的顺式作用元件。干旱胁迫下的表达模式分析结果显示,脯氨酸合成代谢相关基因家族成员(Gm P5CS、Gm OAT、Gm P5CR)响应干旱胁迫,在干旱胁迫24 h时显著上调表达;大多脯氨酸分解代谢相关基因家族成员(Gm Pro DH、Gm P5CDH)下调表达,脯氨酸转运相关基因家族成员(Gm Pro T)在干旱胁迫24 h显著上调表达,其中Gm P5CS5、Gm OAT1、Gm Pro T2、Gm Pro T4及Gm Pro DH3~5基因在干旱胁迫下的脯氨酸积累中可能起到关键作用。大豆幼苗P5CS、OAT活性随干旱胁迫时间的延长呈显著上升的趋势,与脯氨酸的积累呈正相关:Pro DH活性随干旱胁迫时间的增长呈显著下降的趋势,与脯氨酸的积累呈负相关。本研究为进一步解析大豆脯氨酸积累相关家族基因响应干旱胁迫的功能提供了参考。     

脯氨酸对不结球白菜（Brassica chinensis）镉积累的影响

采用溶液培养的方法,研究了过量Cd对不结球白菜（Brassica chinensis）幼苗内源脯氨酸含量的影响及外源脯氨酸在不结球白菜Cd积累中的作用。100μmol？L-1 Cd处理明显增加不结球白菜叶片脯氨酸（Pro）的含量,并且随着Cd胁迫时间的延长,其含量也显著上升。100μmol？L-1 Cd处理明显降低脯氨酸脱氢酶（PDH）活性,而增加δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）的活性。1~5 mmol？L-1外源Pro处理显著降低不结球白菜幼苗地上部Cd含量,对根系Cd含量无显著影响,但外源Pro处理并不能缓解过量Cd对不结球白菜幼苗生物量的抑制作用。外源Pro处理下,不结球白菜叶片中Pro含量与其地上部干重呈显著的负相关关系。     

钙对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗根系保护酶同工酶表达的影响

以'新泰密刺'黄瓜为材料,采用营养液栽培方法,对根际低氧胁迫下黄瓜幼苗根系SOD、POD和CAT同工酶进行了分析.结果显示,与对照相比,单纯低氧胁迫处理的黄瓜幼苗根系SOD和CAT同工酶活性先降低再升高, 而POD同工酶活性则持续升高;营养液增施4 mmol·L-1 CaCl2明显缓解了低氧胁迫对黄瓜植株的伤害, 其SOD、POD和CAT同工酶活性接近对照水平;与单纯低氧胁迫相比,营养液增施50 μmol·L-1 LaCl3显著抑制了幼苗根系SOD、POD和CAT同工酶活性的升高;营养液增施20 μmol·L-1三氟拉嗪(TFP)引起植株根系SOD、POD和CAT同工酶表达量的剧烈波动,随胁迫时间的延长SOD和CAT同工酶均先迅速升高后又迅速降低,而POD同工酶活性则迅速降低.研究表明,外源Ca2+增加了Ca2+向黄瓜植株体内的运输,促进了低氧逆境胁迫信号向体内的传递,提高了根系保护酶的表达量及其活性氧清除水平,从而增强了黄瓜植株耐低氧胁迫的能力.     

外源脯氨酸对镉胁迫下小麦幼苗生长的影响

以高蛋白小麦品种“北农9549”为试材,研究喷施不同浓度脯氨酸(0、1.0、5.0和10.0 mmol·L-1)对镉胁迫下小麦幼苗生长和重金属吸收的影响.结果表明:以不施镉为对照,1.0 mmol·L-1CdCl2胁迫下,小麦幼苗的根长、株高和干质量分别显著下降24.0％、15.0％和27.5％,叶绿素a、b和类胡萝卜素含量分别显著下降23.3％、6.7％和30.8％,超氧化物歧化酶(SOD)活性降低了18.4％,内源脯氨酸、抗坏血酸和丙二醛(MDA)含量分别显著上升78.6％、31.5％和17.9％,细胞膜相对透性显著升高24.8％,过氧化物酶(POD)活性为对照的2.4倍,并且促进对铜的吸收,抑制锌的吸收.随外源脯氨酸浓度的增加,小麦幼苗的根长、株高、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均逐渐恢复到对照水平,抗坏血酸、内源游离脯氨酸含量和SOD活性均上升,可溶性蛋白含量先上升后下降,POD活性、MDA含量和细胞膜相对透性下降,而锌积累量升高,镉、铜积累量下降.叶面喷施外源脯氨酸可缓解镉对小麦幼苗生长的胁迫,以喷施5.0～10.0 mmol·L-1外源脯氨酸效果最佳.     

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.