油桃花芽破眠过程中H2O2代谢与Ca2+转运的关系

利用化学测定法分析高温、单氰胺和TDZ 3种破眠处理对“曙光”油桃休眠花芽H₂O₂代谢的主要影响,利用非损伤微测技术检测H₂O₂对休眠芽Ca²⁺转运的影响,研究H₂O₂在芽休眠解除过程中的调控作用.结果表明： 在深休眠时期,高温和单氰胺处理均能诱导芽内H₂O₂含量升高和过氧化氢酶(CAT)活性降低,并具有显著的破眠作用;TDZ对H₂O₂含量及CAT、过氧化物酶(POD)活性影响不大,破眠效果较差.休眠花芽原基组织钙通道活跃,对外源Ca²⁺呈吸收状态.外源H₂O₂可诱导休眠花芽原基组织Ca²⁺转运发生变化,低浓度H₂O₂降低Ca²⁺吸收速率,高浓度H₂O₂使组织对Ca²⁺的转运由吸收转变为释放.这表明休眠芽内H₂O₂信号和Ca²⁺信号相关联,通过诱导H₂O₂积累调控Ca²⁺信号可能在高温和单氰胺打破休眠的信号转导过程中起重要作用.     

高温和单氰胺对油桃休眠花芽呼吸代谢的影响

以3年生盆栽‘曙光’油桃为材料,研究油桃自然休眠过程中50℃高温和单氰胺对花芽呼吸代谢的影响.结果表明:高温和单氰胺均可以打破油桃的自然休眠,导致休眠花芽呼吸代谢显著下降,其呼吸代谢的衰减可持续数小时.主要呼吸途径三羧酸循环(TCA)和磷酸戊糖途径(PPP)的运行均受到影响.未经破眠处理的花芽TCA和PPP均呈衰减趋势,而高温和单氰胺诱导了早期呼吸衰减结束后PPP的迅速活化.高温还表现出对TCA恢复的诱导,而单氰胺在96 h内未表现出这种作用.在高温和单氰胺打破自然休眠的机制中,呼吸衰减和随后出现的PPP活化可能是重要的组成部分.     

Ca2+位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程

以拟南芥为材料,利用药理学实验,结合分光光度法和激光共聚焦显微技术,研究了Ca2+在硫化氢(H2S)诱导拟南芥气孔关闭过程中的作用及其与过氧化氢(H2O2)的关系。结果表明:H2S诱导气孔关闭,Ca2+螯合剂EGTA和质膜Ca2+通道阻断剂硝苯地平(Nif)能不同程度抑制H2S诱导的气孔关闭,而内质网钙泵阻断剂毒胡萝卜素(Thaps)对H2S的作用无显著影响。由此推测,Ca2+参与调节H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程,且胞质中Ca2+来源于胞外Ca2+的内流。另外,H2S诱导拟南芥叶片NADPH氧化酶基因At RBOHD和At RBOHF以及细胞壁过氧化物酶基因At PRX34表达增强,促进叶片和保卫细胞中H2O2积累,EGTA对此起抑制作用,而外源Ca Cl2处理上调At RBOHD、At RBOHF和At PRX34的表达。表明Ca2+可能位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程。     

灰斑古毒蛾口腔反吐物诱导沙冬青细胞Ca2+内流及H2O2积累

植物对昆虫取食活动进行成功防御的关键,取决于对昆虫口腔反吐物的激发子的快速识别。实验利用无损伤微测系统及激光共聚焦显微镜,研究了沙冬青细胞经灰斑古毒蛾口腔反吐物诱导后Ca2+流及H2O2的变化。结果发现:灰斑古毒蛾口腔反吐物诱导沙冬青细胞Ca2+内流及H2O2的积累,表明Ca2+内流及H2O2的积累是沙冬青细胞对口腔反吐物产生应答的早期响应事件;Ca2+钙通道阻断剂仅部分抑制Ca2+内流,说明Ca2+内流除经过质膜上的Ca2+通道进入细胞外,尚存在其他的内流途径;灰斑古毒蛾口腔反吐物中的某些成分与沙冬青细胞的质膜结合后,诱导质膜上形成允许Ca2+通过的孔道,而GdCl3不能抑制这类孔道的活性。胞外Ca2+螯合剂EGTA完全抑制H2O2的积累,GdCl3预处理仅部分抑制了H2O2的积累,说明灰斑古毒蛾诱导的沙冬青细胞内H2O2的积累依赖于Ca2+内流;抑制剂实验表明,H2O2的积累主要来源于质膜上NADPH氧化酶的作用。     

H2O2和ABA对干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs表达的影响

以玉米脱落酸(ABA)缺失突变体vp5及其野生型Vp5的叶片为材料,分别采用ABA、碘化钾(H2O2清除剂)、钨酸钠(ABA抑制剂)预先处理,对干旱+高温复合胁迫下玉米叶片小热休克蛋白(sHSPs)基因表达进行研究,以确定H2O2和ABA对干旱+高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs基因表达的影响。结果显示:(1)与对照和干旱相比,高温、干旱+高温复合胁迫显著诱导了sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6种sHSPs的表达。(2)H2O2清除剂KI和ABA抑制剂钨酸钠预处理,仅略微抑制高温、干旱+高温复合胁迫诱导的6种sHSPs表达。(3)与未用100μmol/L ABA预处理的vp5相比,100μmol/L ABA预处理仅略微提高了高温、干旱+高温复合胁迫诱导的6种sHSPs的表达水平。研究表明,在干旱+高温复合胁迫条件下H2O2和ABA参与了干旱+高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs表达,但并无显著影响,暗示了H2O2和ABA不是干旱+高温复合胁迫诱导sHSPs表达的重要调控因子。     

外源NO和H2O2对洋葱鳞片外表皮气孔开度的调控

以洋葱(Allium cepa L.)肉质鳞片外表皮为材料,研究不同浓度及不同处理时间的外源NO和H2O2对洋葱鳞片外表皮上气孔开度的调节作用,并结合NO清除剂血红蛋白(Hb)和H2O2清除剂过氧化氢酶(CAT)研究调控过程中NO和H2O2的相互关系.结果显示:单独施用不同浓度的NO和H2O2均可诱导洋葱鳞片外表皮气孔不同程度关闭,并且浓度越大时间越长,其诱导气孔关闭效应越明显;NO和H2O2共同施用所诱导气孔关闭的效应大于其单独施用效应;Hb和CAT能明显减弱NO和H2O2诱导的气孔关闭.研究表明,NO和H2O2能有效诱导洋葱鳞片上气孔关闭,存在明显的浓度效应和时间效应,且两者可能互相依赖,具有协同效应.     

胁迫诱导谷胱甘肽还原酶活性和同工酶谱的变化与H2O2的关系（英文）

以多种胁迫处理的野生型水稻中花11及其携带谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT)的功能获得突变体为材料,分析地上部H2O2含量、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和同工酶谱的变化.结果显示,胁迫条件下野生型水稻(W)中H2O2的含量明显高于其突变体(M).非胁迫条件下W和M的GR同工酶都有3条带,且W和M之间无显著差异.单一镉、PEG-6000和外源H2O2处理诱导W均产生1条额外谱带,用H2O2和抗坏血酸(AsA)同时处理时,W中则未见该条带.当用镉和CAT抑制剂复合处理时,W和M的所有同工酶活性都降低;而同时用镉和H2O2清除剂处理时,W中则无GR同工酶条带.在其他处理(盐、高温、Zn、盐+高温、镉+高温、PEG+高温和Cd+Zn)条件下,W和M的GR活性和/或同工酶谱的变化也有明显差别.在所有处理中,W和M的GR总酶活性的变化与其同工酶的活性变化基本一致.在胁迫条件下W和M积累H2O2的水平不同,其GR活性和/或同工酶谱的变化也存在明显差异.研究表明,不同环境胁迫诱导水稻GR活性和同工酶谱的变化可能与H2O2水平有关.     

MeJA诱导的拟南芥保卫细胞H2O2积累与质膜H+-ATPase的关系

茉莉酸类物质(JAs)作为与昆虫啃噬及损伤相关的植物激素和信号分子在植物防御反应中起重要作用,但是茉莉酸引起的早期防御反应的机理仍不清楚。该研究以拟南芥叶片保卫细胞为材料,结合非损伤微测(NMT)及激光共聚焦技术探讨了茉莉酸诱导的保卫细胞中质膜H+-ATPase与H2O2积累的调控关系。结果表明:茉莉酸甲酯(MeJA)处理导致H+迅速跨膜外排和H2O2积累,H+外排和H2O2积累能够被钒酸钠抑制,而二苯基碘(DPI)处理则对MeJA诱导的H+跨膜外排无显著影响。研究结果证明,在MeJA诱导的早期信号事件中,质膜H+-ATPase的激活先于H2O2的产生。     

Ca2+和钙调素对H2O2诱导的玉米幼苗耐热性的调控

外源H2O2预处理提高了玉米幼苗内源H2O2的含量和钙调素(CaM)活性,缓解了高温处理过程中CaM活性的下降,增加了玉米幼苗在高温胁迫下的存活率.H2O2诱导的玉米幼苗耐热性的形成可被外源Ca2 处理所加强,被Ca2 螯合剂EGTA、质膜Ca2 通道阻塞剂La3 、胞内Ca2 通道阻断剂RR(钌红),以及CaM抑制剂CPZ(氯丙嗪)和TFP(三氟拉嗪)所抑制,表明Ca2 和CaM参与了H2O2诱导的玉米幼苗耐热性形成的调控.     

Ca2+位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程

以拟南芥为材料,利用药理学实验,结合分光光度法和激光共聚焦显微技术,研究了Ca2+在硫化氢(H2S)诱导拟南芥气孔关闭过程中的作用及其与过氧化氢(H2O2)的关系。结果表明： H2S诱导气孔关闭, Ca2+螯合剂EGTA和质膜Ca2+通道阻断剂硝苯地平(Nif)能不同程度抑制H2S诱导的气孔关闭,而内质网钙泵阻断剂毒胡萝卜素(Thaps)对H2S的作用无显著影响。由此推测, Ca2+参与调节H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程,且胞质中Ca2+来源于胞外Ca2+的内流。另外, H2S诱导拟南芥叶片NADPH氧化酶基因AtRBOHD和AtRBOHF以及细胞壁过氧化物酶基因AtPRX34表达增强,促进叶片和保卫细胞中H2O2积累, EGTA对此起抑制作用,而外源CaCl2处理上调AtRBOHD、AtRBOHF和AtPRX34的表达。表明Ca2+可能位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程。     

Ca2+对黄瓜子叶离体培养物花芽分化的影响

黄瓜子叶离体培养物分化培养0～8d期间,添加Ca2+有利于花芽分化,花芽分化率可从Ca2+0mmol/L的(7.9±5.6)%上升到Ca2+6mmol/L的(31.7±4.0)%;0～2d和2～4d无钙脉冲处理不利于花芽分化,高钙脉冲处理的花芽分化率比对照略高;4～6d和6～8d高钙脉冲不利花芽分化,而无钙脉冲处理使花芽分化率上升很多。尤其是在4～6d,高钙处理使花芽分化率从(22±1.5)%下降到(15.7±3.5)%。而无钙处理使花芽分化率从(22.4±1.4)%上升到(43±3.5)%。表明0～8d期间不同时间段对Ca2+的需求是有差别的。相关性分析表明0～8d期间外源Ca2+影响花芽分化率与总芽中花芽比例极显著相关,提示Ca2+可能影响子叶向花芽或营养芽分化的趋势。本文结合已报道的黄瓜子叶培养物花原基形成的时程,分析了Ca2+对花原基形成和分化的影响。     

草酸诱导黄瓜幼苗对霜霉病的抗性与H2O2的关系

以长春密刺黄瓜幼苗为材料,对经草酸处理或霜霉菌接种后黄瓜叶片的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及H2O2含量的变化进行了研究.结果表明:草酸处理或霜霉菌接种均可诱导黄瓜幼苗叶片H2O2含量显著增加,且草酸预处理后接种的叶片比相应对照叶片能更快地积累H2O2;草酸处理后叶片SOD和POD活性均升高,而CAT活性却受到一定程度的抑制.研究发现,H2O2参与了幼苗对霜霉病的抗性诱导;叶片H2O2含量的增加与其SOD、POD活性升高、CAT活性下降有关;通过调节黄瓜叶片H2O2的含量来调控有关黄瓜霜霉病抗性的防御基因表达是草酸诱导抗性的机制之一.     

葡萄休眠解除过程中冬芽组织活性氧与抗氧化系统的变化特征

以酿酒葡萄‘赤霞珠’(红)和‘霞多丽’(白)为试材,通过考察其自然休眠过程和打破休眠(单氰胺处理)过程中冬芽组织活性氧及抗氧化系统的变化,探讨葡萄休眠机制。结果表明:(1)在陕西杨陵地区,早熟品种‘霞多丽’在12月20日左右进入深度休眠,第2年1月29日进入休眠解除阶段;晚熟品种‘赤霞珠’在1月9日左右达到深度休眠,2月18日左右进入休眠解除阶段;单氰胺处理可促进葡萄休眠的解除。(2)葡萄休眠过程中,活性氧O2.-和H2O2含量在休眠初期逐渐增加,深度休眠时含量最高,休眠解除过程中含量降低,从而促进休眠的解除;超氧化物歧化酶(SOD)活性在休眠中一直降低,休眠解除后活性上升;过氧化物酶(POD)活性在休眠前期较低,随后活性上升,休眠解除过程中活性又降低;过氧化氢酶(CAT)活性在休眠过程中持续上升,随后维持在较高水平;抗坏血酸-还原态的谷胱甘肽(ASA-GSH)循环在休眠前期较弱,休眠解除过程中逐渐增强。研究发现,葡萄进入休眠后,其冬芽抗氧化能力逐渐降低,至深度休眠时抗氧化能力降至最低,随着低温积累需冷量得到满足,活化了抗氧化系统进而抗氧化能力迅速提高,休眠被解除。     

植物中的H2O2信号及其功能

H2O2是植物细胞的信号分子,是细胞正常代谢的产物,生物和非生物胁迫促使植物细胞产生H2O2,通过H2O2信号应答胁迫.H2O2信号调控一系列重要的植物生理生化过程,如系统获得抗性(SAR)和高度敏感抗性(HR)、细胞衰老与程序化细胞死亡(PCD)、气孔关闭、根的向地性、根的生长和不定根形成、细胞壁的发育、柱头与花粉的发育及相互关系等.Ca2+流动和可逆蛋白磷酸化作用是H2O2下游信号,通过MAPK级联作用于转录因子,最终调控基因的表达.H2O2调控多种基因的表达,包括编码抗氧化酶基因、调控程序化细胞死亡相关蛋白基因、生物与非生物胁迫应答蛋白基因等.     

高温胁迫及其信号转导

高温是影响当前农业生产重要的不利环境因素之一。本文综述了4种信号分子脱落酸(ABA),Ca2+,水杨酸(SA),茉莉酸(JA)对高温胁迫的响应以及它们的相互关系,高温胁迫能够诱导ABA,Ca2+,SA的含量升高,并且通过外施ABA,Ca2+,SA,JA都能提高植物的抗热性。作为胞内第二信使,外源Ca2+能够提高植物超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT)以及抗坏血酸氧化酶(APX)的活性,且能提高钙调蛋白水平。ABA诱导的抗热性受胞质游离的Ca2+介导。SA被认为是对胁迫反应所必需的信号分子,H2O2很可能是信号转导链的一部分。JA和ABA在生理功能上有很多相似之处,JA独自或通过提高ABA含量来起作用,JA和SA有不同的生理功能,也有相同的(不过它们的信号转导途径可能不同),最后,提出了今后高温胁迫信号转导研究的一些思路。     

水稻 Ca2+/H+ 反向转运体 OsCAX3 的功能分析和亚细胞定位研究

Ca2+/H+ 反向转运体作为一类 Ca2+外向转运器,在植物的营养和信号转导中起着非常重要的作用 . 克隆了水稻 Ca2+/H+ 反向转运体基因 OsCAX3 ,序列分析表明 OsCAX3 具有 11 个跨膜区,其中在第 6 和第 7 个跨膜区之间有一个 17 个氨基酸组成的酸性基序 (acid motif) ,功能互补实验证明 OsCAX3 具有转运 Ca2+ 的功能,并且其 N 端 26 个氨基酸序列对转运 Ca2+ 具有一定的抑制作用 . RT-PCR 分析表明 OsCAX3 的表达受到外源 Ca2+ 的诱导 . 利用 PSORT prediction 进行亚细胞定位分析,和利用 OsCAX3-GFP 融合蛋白瞬时表达分析证明, OsCAX3 定位于细胞质膜 . 以上结果表明, OsCAX3 是一种定位于细胞质膜上的 Ca2+/H+ 反向转运体 .     

大丽轮枝菌毒素与拟南芥互作反应中SA、NO与H2O2信号的相关性

本文研究了大丽轮枝菌毒素(VD-toxin)与拟南芥互作反应中外源SA、NO供体、NO合酶抑制剂等对拟南芥幼苗H2O2含量的影响,并对H2O2的积累部位进行了DAB组化染色检测.大丽轮枝菌毒素、外源SA、NO供体处理拟南芥幼苗均能诱导H2O2的积累,NO供体的诱导作用最强;NO合酶抑制剂处理则未表现出H2O2含量的增强;H2O2的积累部位主要在叶片的表皮毛和维管束组织.结果表明,在大丽轮枝菌毒素与拟南芥互作反应中,H2O2可能作为信号分子参与了SA和NO调控的拟南芥防卫反应,NO信号与H2O2信号间的关系可能更密切.     

钙抑制剂对机械损伤胁迫下合作杨叶片活性氧代谢的影响

以1年生合作杨扦插苗为材料,研究了叶面喷施Ca2+通道阻断剂氯化镧(LaCl3)和Ca2+螯合剂EGTA预处理对机械损伤胁迫下合作杨叶片抗氧化酶活性、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量以及氧自由基(O2?-)产生速率的影响.结果显示,与对照相比,机械损伤胁迫下合作杨叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性均显著升高,活性氧水平和MDA含量显著增加;外源喷施EGTA和LaCl3降低了机械损伤胁迫下叶片SOD、POD、CAT和APX活性,减缓了O2?-产生速率,H2O2含量和MDA含量显著下降;且EGTA的抑制作用比LaCl3更强.研究表明,机械损伤胁迫诱导的活性氧代谢需要Ca2+的参与,Ca2+和活性氧在植物防御信号传递过程中密切相关;伤害诱导胞外Ca2+内流是胞内Ca2+浓度增加的重要来源.     

H2O2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。     

Ca2+-CaM对过氧化氢诱导玉米幼苗耐冷性的影响

H2O2预处理可提高玉米幼苗的耐冷性及其体内钙调素(CaM)活性。阻断胞内Ca2 库的动员(钌红处理)、降低细胞中Ca2 水平(EGTA处理)及抑制CaM活性(TFP和CPZ处理)均可完全消除H2O2诱导的玉米幼苗的耐冷性。阻止胞外Ca2 跨膜进入胞内(La3 处理)并不抑制、甚至还能轻微地提高H2O2诱导的耐冷性。高Ca2 (20mmol.L^-1)处理削弱H2O2诱导的耐冷性。这些结果表明,CaM及胞内Ca2 库在H2O2诱导的玉米幼苗耐冷性的形成过程中起重要作用,而质外体中高浓度Ca2 和跨膜进入胞内会削弱H2O2诱导的耐冷性。