非损伤微测技术及其在环境科学领域的应用

非损伤微测技术(NMT)主要是通过计算机控制选择性微电极,测量距被测物几微米处两点的电压,然后通过校正曲线、Nernst方程和Fick第一扩散定律公式换算出离子或者分子的移动速率。它具有保持样品完整性、时间空间分辨率高及可同时测量多个位点的优势,可用于生物体内分子或者离子流实时测量。本文概述了NMT在环境科学领域应用原理与特点,就该项技术在重金属污染土壤植物修复机理、植物抗土壤盐渍化和水环境生物监测等方面的应用进行了综述,并指出该技术在环境科学领域应用的不足与前景。     

非损伤微测技术在细胞生物学研究中的应用系列讲座(一)——技术简介

非损伤微测技术是一种选择性微电极技术,可以不损伤样品而获得进出样品的离子和分子信息,具有非损伤性,长时间、多电极、多角度测量等优势.本文介绍非损伤微测技术原理和技术特点及其在细胞生物学不同领域中的应用.     

非损伤离子流检测技术在作物逆境研究中的应用

非损伤性微测技术已成为研究植物细胞和组织对各种非生物逆境适应性反应的普遍手段,该技术具有非损伤性、高时间分辨率和空间分辨率等特点,能够保持被测样品的完整性,在相对真实的生理环境状态下,测得进出样品细胞膜的离子浓度、流速和运动方向等参数.过去近30年间,很多研究通过微电极离子流技术(microelectrode ion flux estimation,MIFE)或者类似的非损伤性微测技术阐释了离子跨膜转运过程对植物应对生物逆境胁迫(盐害、涝害、冷害、干旱、热害等)的响应机理,在生命科学领域做出了重要贡献.本文以MIFE技术为例,较为详细地阐述了其工作原理以及该技术与其他技术的结合在作物逆境应答中的信号转导研究进展.     

非损伤微测技术在植物根系生长发育研究中的应用

进出组织和细胞的无机离子的运输对植物生命极为重要。膜片钳和荧光成像等传统方法技术要求高、设备要求先进且测得的数据很难直接用于样品植株上。"非损伤微测技术"因其具有非损伤性、高的时空分辨率的特点,使其可以在不破坏样品的前提下测到样品的生理特征和生命活动规律,测得的数据生理真实性高,可以直接应用于样品植株上。文章较详细地介绍了运用非损伤微测技术,尤其是用于测量离子流的SIET技术和MIFE技术,及其在测量植物根部净离子流量以研究植物根系生长发育的一些报告。     

蛋白质组学研究技术及其在植物抗渗透胁迫研究中的应用

蛋白质组学是功能基因组学研究的热点领域之一。该文介绍了蛋白质组学的基本的和新兴的研究技术方法如蛋白质组样品的制备、双向凝胶电泳、生物质谱技术、蛋白质芯片技术、酵母双杂交系统和生物信息学等,以及蛋白质组学技术在植物抗干旱、盐渍等渗透胁迫研究中的应用。     

植物抗盐胁迫研究进展

盐胁迫严重制约了农业生产,解析盐胁迫机理受到关注。随着抑制消减杂交和基因表达序列分析等大规模表达基因鉴定技术在抗盐研究中的应用,盐碱胁迫下功能基因的获得量迅速增加。综述了近年来在酵母、拟南芥、水稻等生物上利用基因芯片等方法进行抗盐机理研究取得的成果,并介绍了结合系统生物学的方法进行抗盐研究取得的进展,以及植物抗盐胁迫研究的发展前景。     

植物硅营养的研究进展

阐述了植物吸收硅的机理、硅与其它营养元素的关系及其对非胁迫和胁迫条件下植物生长发育的有益作用。植物吸收硅的机制目前尚不是很清楚,不同植物吸收硅的方式不同。硅可影响植物中其它营养元素的含量。在非胁迫条件下,硅可促进植物的生长;硅也参与了植物抗病、抗虫等生物胁迫,以及抗金属毒害、盐害、温度胁迫、干旱、抗倒伏等非生物胁迫的反应。目前,应从多种植物上深入研究硅的吸收方式与机理;同时,应该改变硅在细胞壁的沉积仅仅起增强组织机械强度作用的观点．而应从生理代谢调控的角度进行硅作用机制的研究,为生产实践中硅肥的应用奠定理论基础。     

植物硅营养的研究进展

阐述了植物吸收硅的机理、硅与其它营养元素的关系及其对非胁迫和胁迫条件下植物生长发育的有益作用 .植物吸收硅的机制目前尚不是很清楚 ,不同植物吸收硅的方式不同 .硅可影响植物中其它营养元素的含量 .在非胁迫条件下 ,硅可促进植物的生长 ;硅也参与了植物抗病、抗虫等生物胁迫 ,以及抗金属毒害、盐害、温度胁迫、干旱、抗倒伏等非生物胁迫的反应 .目前 ,应从多种植物上深入研究硅的吸收方式与机理 ;同时 ,应该改变硅在细胞壁的沉积仅仅起增强组织机械强度作用的观点 ,而应从生理代谢调控的角度进行硅作用机制的研究 ,为生产实践中硅肥的应用奠定理论基础     

细胞培养技术在植物抗性生理研究领域中的应用

本文综述了近10年来有关利用细胞培养技术所进行的抗性生理领域的研究成果,包括在培养过程中植物细胞对外界胁迫的反应、有关利用细胞培养技术研究植物的抗逆性反应,以及植物抗逆性的理论在实际中的应用。大量的实验证明,细胞培养技术在植物抗逆性研究领域具有广阔的应用前景。     

植物microRNA及其抗胁迫作用机制研究进展

植物中广泛存在的microRNA是一类长度约20~24 nt的非编码RNA,它作为负调控因子,通过降解目的基因或抑制目的基因的翻译作用,在转录后水平调控基因的表达.植物microRNA参与生长发育等功能的调控,并在抗生物或非生物胁迫中发挥着重要的作用,如调控植物体内磷、硫的代谢平衡及应对氧化胁迫等生理过程.本文对植物microRNA的特点、形成、作用机制、功能及研究技术方法进行了综述.     

非损伤性取样样品中富集宿主DNA的研究进展

非损伤性取样被广泛应用在动物保护遗传学、分子生态学和分子进化等研究领域。随着基因组测序技术的发展和基因组学时代的到来,如何从非损伤性取样样品中获取能够用于进行基因组测序的高质量DNA是研究者面临的难题。本文总结和比较了非损伤性取样中最常用的粪便样品和考古材料或博物馆标本两类样品中富集宿主DNA的方法及应用,以期为非损伤性取样在动物基因组学的研究和应用提供重要参考。     

细胞培养技术在植物抗性生理研究领域中的应用

本文综述了近10年来有关利用细胞培养技术所进行的抗性生理领域的研究成果,包括在培养过程中植物细胞对外界胁迫的反应、有关利用细胞培养技术研究植物的抗逆性反应,以及植物抗逆性的理论在实际中的应用。大量的实验证明,细胞培养技术在植物抗逆性研究领域具有广阔的应用前景。     

氢气在植物抗胁迫中的作用

近年来,一些研究发现氢气作为一种新的信号分子参与植物抗胁迫网络并具有重要作用。本文综述了近年来氢气参与植物胁迫应答的研究,总结氢气主要通过调节活性氧(ROS)来参与植物抵御胁迫的过程。在植物抗干旱过程中,氢气通过促进ROS的产生来调节气孔的闭合;而在植物抗盐渍、金属离子和农药损伤过程中,氢气通过去除ROS来修复氧化损伤;氢气还对植物抗病虫害相关基因的表达有调节作用。     

植物耐盐研究进展

综述了盐胁迫对植物的损伤和其中的各种生理生化过程,以及植物在抵抗盐胁迫过程中的耐盐机理。新的研究成果表明,植物自身的miRNA可能在植物抗逆境过程中起到了重要作用,甲基化过程参与了抗逆境相关的甜菜碱等小分子有机物质的合成。     

膜脂过氧化与植物逆境胁迫

本文简述了膜脂过氧化的概念及其对细胞的损伤机理,并对膜脂过氧化与植物逆境胁迫的关系以及植物对膜脂过氧化的酶促和非酶促防御能力与植物抗逆性的关系进行了评述。     

Transmembrane H + and Ca 2+ fluxes through extraradical hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi in response to drought stress

丛枝菌根真菌(AMF)能够和大多数陆地植物形成共生体系, 对于植物生长发育和适应各种逆境胁迫具有重要作用。很多研究表明干旱胁迫下AMF能够促进宿主植物对水分的吸收从而增强植物抗旱能力, 但目前针对AMF根外菌丝响应水分胁迫的生理变化以及AMF与宿主植物逆境信号交流的研究并不多。该研究利用AMF Rhizophagus irregularis和胡萝卜(Daucus carota var. sativa)毛状根双重无菌培养体系获得纯净根外菌丝, 向培养基添加聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫, 运用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM-EDS)观察干旱胁迫对AMF根外菌丝形态的影响, 同时采用非损伤微测技术(NMT)观测根外菌丝跨膜H ⁺和Ca ²⁺离子流变化。结果发现, PEG处理1 h后菌丝尖端和侧面发生H ⁺外流和强烈的Ca ²⁺内流, 荧光探针分析也显示菌丝胞内pH值显著上升、Ca ²⁺浓度增加; PEG处理24 h后菌丝形态发生明显变化, 培养基pH值降低, P、Ca、Fe等元素在菌丝际积累。这些试验结果表明, 干旱胁迫下AMF根外菌丝跨膜H ⁺和Ca ²⁺流发生变化, 促进了菌丝与环境之间的物质交换。菌丝酸化生长环境有利于养分吸收, 并促进AMF与宿主植物之间的信号交流以增强植物的耐旱性。     

植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展

代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。     

植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展

蛋白质赖氨酸乙酰化是植物中普遍存在的重要蛋白质翻译后修饰过程。过去的研究主要集中在染色体组蛋白的乙酰化修饰及其调控机制。目前,随着定量乙酰化蛋白质组学技术的发展,大量非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰被发现,其在植物中存在的普遍性及其生理功能的重要性也随之凸显。非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰在植物不同组织、器官和细胞器中大量存在,广泛参与植物生长发育的各种代谢过程的调控,并在植物应答和适应逆境胁迫中发挥作用。综述了近年来植物非组蛋白赖氨酸乙酰化修饰的蛋白质组学研究进展,阐明乙酰化修饰在植物不同组织和亚细胞中的分布特征以及在植物生长发育和逆境胁迫响应中的作用,并阐述乙酰化修饰与其他蛋白质翻译后修饰的交互作用,最后对未来的研究进行展望和讨论。     

植物铝离子胁迫的研究方法综述

酸性土壤上,植物的生长受到很大的抑制,铝对植物的毒害是最主要的问题。为了揭示植物铝离子胁迫反应及其耐铝性的机理,科学家们进行了大量研究,取得了许多喜人的进展。根据前人研究,对植物铝离子胁迫的研究方法进行了综述。在试验材料的处理方面介绍了大田栽培、室外盆栽、室内盆栽、营养液栽培等方法;在耐铝性鉴定方面介绍了受害症状、根相对伸长率等直接鉴定法和化学染色、有机酸分泌量等间接鉴定法;在铝离子胁迫基因研究方面,介绍了基因定位技术、基因差异表达研究技术、蛋白质差异表达研究技术及转基因技术等研究方法。     

氢气调节植物生长发育和提高植物抗逆性的研究进展

氢气作为新发现的活性气体被广泛研究。在植物生长发育方面,氢气具有促进种子发芽、幼苗发育、不定根生长等作用;在植物遭受逆境胁迫过程中,氢气通过调控抗氧化酶活性、抗氧化物质的生成及其相应的转录本来应对胁迫带来的氧化损伤,提高植物对干旱、盐胁迫、重金属胁迫、除草剂、紫外照射等胁迫的抗性,同时氢气还可以调控与抗病虫害等胁迫相关基因的表达。该文对国内外有关氢气在促进植物生长发育和提高植物抗性方面的作用,以及逆境胁迫下氢气作为信号分子通过调控抗氧化防御系统提高植物抗逆性的机制进行综述,以期更好地了解和促进氢气在农业科学上的研究与应用。