褪黑素与植物抗逆性研究进展

褪黑素广泛存在于植物体内,对植物生长和发育方面有着重要的作用。其中,最为人们关注的是褪黑素在植物抵御干旱、高盐、极端温度和氧化胁迫等不良影响中所发挥的重要功能。随着人们对褪黑素研究的深入,褪黑素在植物体中发挥的作用和功能也更加明确,国内外在褪黑素与植物抗逆性关系的研究也取得了丰硕的成果。主要从植物体中褪黑素的合成途径、褪黑素在植物抗性反应中的作用以及内源褪黑素含量与逆境等方面进行了综述,并提出今后的研究方向。可以归纳为:植物体内褪黑素的合成机制与动物体内相似,但是确切的生物合成途径和具体的合成位点尚未明确;外源褪黑素处理能够增强植物抵御逆境的能力;逆境胁迫能够促进植物自身合成褪黑素,过表达褪黑素合成相关基因能够增加植物体内褪黑素的含量。     

植物褪黑素研究进展

褪黑素最初是在动物中发现的一种吲哚类小分子,具有昼夜节律调节、清除自由基等多种生理功能,还具有改善睡眠的保健作用。后来在植物中也检测到了褪黑素,这表明植物也能合成褪黑素。随着对植物褪黑素的深入研究,发现褪黑素在调控植物生长发育、耐受干旱、高温、低温、高盐、重金属等非生物胁迫、抵御细菌和真菌病害方面具有重要作用。从植物褪黑素合成途径、生长发育调控和胁迫应答反应方面的研究进展进行了综述,以期为植物褪黑素研究提供参考。     

动物内源褪黑素调控生物节律的研究进展

内源褪黑素对人类和其他哺乳动物的节律行为具有调控功能。生物节律是自然进化赋予生命的基本特征之一,生物体的生命活动受到生物节律的控制与影响。在哺乳动物中,节律调控中心是松果体,其主要功能是合成和分泌褪黑素。褪黑素广泛参与生物体节律行为的调节,本文从褪黑素的产生和作用机制,分别阐述褪黑素对昼夜节律行为和多种年节律行为的调控作用,同时明确褪黑素与生物钟及神经内分泌系统的直接作用和反馈互动的复杂集合,进一步揭示褪黑素调控生物节律的重要作用,以期为褪黑素的基础研究以及未来探究生物体的生物钟内源性发生机制提供参考。     

褪黑素对胃癌小鼠Survivin表达的影响

目的探讨褪黑素对胃癌小鼠Survivin表达的影响。方法选用6-8周龄SPF级615近交系小鼠,接种胃癌MFC细胞,建立荷瘤小鼠模型并给予不同剂量的褪黑素处理,用Real-time PCR法和Western blot法检测肿瘤组织中Survivin mRNA和蛋白的表达。结果 Real-time PCR和Western-blot检测显示褪黑素各干预组小鼠胃癌组织中Survivin基因的表达水平下降且随褪黑素剂量增大而降低。结论褪黑素具有下调survivin的作用。褪黑素降低survivin的表达,可能是褪黑素抑制肿瘤的作用机制之一。     

马齿苋中褪黑素的含量测定及其对小鼠睡眠的影响

目的：建立对马齿苋药材中褪黑素的高效液相色谱检测方法并研究其对小鼠睡眠的影响。方法：以乙醇为溶剂采用超声波法提取褪黑素,利用固相萃取小柱对褪黑素进行富集,安捷伦高效液相色谱仪对褪黑素进行分析检测。将小鼠分为空白、地西泮（1 mg/kg）、褪黑素提取物组（0.5 mg/kg以褪黑素计）,小鼠灌胃给药30 min后,腹腔注射戊巴比妥钠,记录各组小鼠睡眠潜伏期和睡眠时长。结果：褪黑素质量浓度范围在100 ~2 000 ng/mL范围内与峰面积的线性关系良好（R2=0.999 9）,线性回归方程为Y=0.080 5X+0.083 6,平均加样回收率为101.40%,RSD为1.18%。测得马齿苋中褪黑素含量为686.17 ng/g。地西泮组以及褪黑素提取物组小鼠的睡眠潜伏期显著缩短,睡眠时间显著增加。结论：该方法方便快捷,分离效果好,可用于马齿苋中褪黑素含量的测定;马齿苋中所提取的褪黑素可缩减小鼠睡眠潜伏期,提升睡眠时间,具有镇静催眠作用。     

褪黑素参与植物抗逆功能研究进展

褪黑素(N-乙酰基-5-甲氧基色胺)是一种生命必需的小分子吲哚胺类物质, 广泛存在于动植物体内, 对动植物的生长发育起至关重要的作用。随着植物褪黑素研究的逐渐深入, 褪黑素在植物体内的合成途径及作用也更加明确。研究表明, 褪黑素在提高植物抵抗非生物和生物胁迫能力等方面具有调控作用。该文对近年来有关植物褪黑素参与非生物和生物胁迫的研究进展进行总结, 旨在为阐明褪黑素影响植物抵御逆境胁迫的调控机理提供参考。     

褪黑素受体与GABAA受体在褪黑素延长小鼠睡眠时间中的作用

目的：研究褪黑素受体和GABAA受体在褪黑素延长小鼠睡眠时间中的作用。方法：以翻正反射消失为睡眠开始的指标,至翻正反射恢复作为睡眠时间。观察不同受体激动剂或拮抗剂对褪黑素催眠作用的影响。结果：褪黑素3型受体拮抗剂盐酸哌唑嗪对褪黑素延长小鼠睡眠时间的作用无明显影响。GABA受体内源性激动剂GABA能明显增强褪黑素延长小鼠睡眠时间的作用,而GABAA受体上的印防己毒素结合位点的配基,即氯离子通道阻断剂印防己毒素能明显拮抗褪黑素的催眠作用,GABAA受体上的GABA结合位点的拮抗剂荷包牡丹碱则对褪黑素延长小鼠睡眠作用无明显影响。结论：褪黑素延长小鼠睡眠时间的作用与褪黑素3型受体无关,而与GABAA受体关系密切,其作用主要由印防己毒素结合位点介导。     

褪黑素联合顺铂对A549细胞凋亡相关基因的影响

观察褪黑素以及褪黑素联合顺铂是否可以抑制A549细胞增殖并促进细胞凋亡,探讨ERK1/2MAPK信号通路在这一过程中的作用,为肺腺癌的研究提供实验依据。用不同浓度的褪黑素、不同浓度的顺铂、褪黑素联合顺铂刺激体外培养的肺腺癌细胞系A549细胞,MTT法检测各组细胞的活性,运用Real-time RT-PCR检测凋亡相关基因Bcl-2、Bax、p53的表达水平,Western-blot检测ERK1/2MAPK的活性变化。结果:1)单纯使用褪黑素和顺铂均可抑制A549细胞增殖,褪黑素联合顺铂时,抑制作用更加显著,一定浓度的褪黑素可降低顺铂的使用浓度;2)未经处理的A549细胞Bcl-2/Bax很高,p53基因表达较低,经褪黑素以及褪黑素联合顺铂刺激后A549细胞中Bcl-2/Bax明显下降,p53基因表达明显升高,并有浓度依赖;3)经褪黑素和顺铂刺激后A549细胞中磷酸化ERK1/2MAPK水平明显降低。褪黑素联合顺铂可抑制A549细胞增殖并且诱导凋亡相关基因表达,褪黑素和顺铂对A549细胞的抑制作用可能与ERK1/2MAPK信号通路有关。     

褪黑素对玉米幼苗根系发育和抗旱性的影响

褪黑素是一种在生物体内广泛存在的吲哚胺类化合物,参与植物的多种生理和生化过程。近年来研究认为褪黑素可以不同程度地增强植物的抗逆性,但对其作用机理仍知之甚少。通过两种褪黑素的施用方法,详细研究了褪黑素对于玉米根系发育和抗旱性的影响。首先,采用水培根灌褪黑素的方法对玉米幼苗的根系和生长状况进行分析,结果表明施加褪黑素显著提高多种玉米幼苗根系参数,包括根长、根表面积、根体积和侧根数目等。其次,采用盆栽浸种褪黑素的方法,对叶片相对含水量、光合作用、抗氧化酶活性、地上部分生物量等进行测定,结果表明在干旱胁迫条件下,褪黑素浸泡种子的处理方式能够提高植株的光合速率、气孔导度和蒸腾速率,增强抗氧化酶活性以及降低活性氧和丙二醛含量,证明褪黑素促进植物根系发育,减轻氧化损伤,缓解光合抑制,改善植物水分状况,从而提高植物抗旱性。     

褪黑素对骨肉瘤MG-63细胞的增殖和抑制作用的体外实验研究

目的：研究褪黑素对人成骨肉瘤细胞株MG-63增殖和抑制作用。方法：不同浓度的褪黑素作用于体外培养的MG-63细胞,倒置显微镜下观察MG-63细胞的形态学变化,采用四甲基偶氮唑蓝（MTT）法检测不同浓度褪黑素对MG-63存活率,细胞计数试剂8（CCK-8）法检测褪黑素对MG-63细胞增殖抑制能力,AnnexinV／PI双染法标记检测细胞凋亡情况以及黏附实验测定细胞黏附能力和培养液中LDH释放量的检测。结果：MTT法检测经褪黑素作用后的MG-63细胞存活率以及细胞黏附能力明显下降,LDH的增加提示MG-63细胞死亡率上升;褪黑素可抑制骨肉瘤细胞株MG-63细胞增殖,5mmol／L的褪黑素对MG-63细胞诱导凋亡作用最明显,不同浓度的褪黑素之间实验结果具有统计学意义。结论：褪黑素能够诱导MG-63细胞凋亡,降低存活率,抑制细胞增殖,是治疗骨肉瘤潜在的靶向药物。     

小麦胁迫相关基因W1的克隆及表达模式分析

应用噬菌体原位杂交技术从干旱胁迫诱导的小麦cDNA文库中克隆到一个胁迫诱导的基因片段别。删全长cDNA为901bp,其中,编码区长498bp,编码166个氨基酸。Southern杂交表明,W1是一个低拷贝基因。RT—PCR结果表明,W1受干旱、低温的诱导,但不受高盐的诱导。氨基酸序列分析发现W1有一个USP保守区（pfam00582）。同源性分析发现W1与一个水稻胁迫诱导蛋白（NM_001061239）的同源性为83％,但该类蛋白的功能尚无报道。肼是小麦第1个被克隆的胁迫相关蛋白基因,该基因的克隆有助于阐明小麦的抗逆机制,并为今后培育抗逆性小麦品种提供候选基因。     

高羊茅MAPK基因的克隆与表达分析

丝裂原活化蛋白激酶(M APK)是生物体内信号转导的重要组分,与生长、发育和逆境胁迫反应密切相关.为了研究草坪草对非生物逆境胁迫反应的分子机理,利用同源基因克隆法从4℃低温诱导的草坪草高羊茅(F estu-ca arund inacea Schreb.)幼苗cDNA文库中分离得到一个M APK的cDNA即F aMAPK 1,F aMAPK 1编码369个氨基酸残基的蛋白激酶,该蛋白激酶具有TEY的磷酸化基序.据推测的氨基酸序列的BLA ST同源性分析表明,F aM APK 1蛋白与水稻O sM APK 4蛋白的一致性为91.1%.N orthern杂交检测F aMAPK 1基因对逆境胁迫反应的结果表明冷(4℃)处理对根中F aMAPK 1基因的表达没有明显影响,但诱导叶中F aMAPK 1上调表达.而且低温(4℃)、高盐(250 mm o l/L N aC l)、干旱和100μm o l/L ABA都诱导叶中F aMAPK 1上调表达,表明F aM APK 1蛋白可能在高羊茅对非生物逆境胁迫的反应中起重要作用.     

白桦BpBEE2基因的遗传转化及抗逆性分析

Brassinolide Enhanced Expression2（BEE2）基因属于bHLH转录因子家族,是调控油菜素内酯信号转导的上游调控因子。本研究通过RT-PCR技术克隆BpBEE2基因的全长cDNA序列,构建植物过表达及抑制表达载体,并通过农杆菌介导法进行白桦的遗传转化,对获得的转基因株系进行生长量及盐、旱胁迫分析,结果表明：获得了长度为1 080 bp的全长cDNA序列,成功构建了该基因的过表达及抑制表达载体,并获得了过表达和抑制表达的白桦株系。BpBEE2基因过表达白桦株系的苗高高于对照株系,而抑制表达株系的苗高低于对照株系。同时发现BEE2基因对盐、旱胁迫后对植株的鲜重也产生了影响。说明BpBEE2可能参与了植物的生长发育过程,并且改善了植物的抗旱、耐盐性。     

Cloning and Expression Analysis of GpUCH Gene in Grimmia pilifera

A drought resistance gene was cloned from drought cDNA library of Grimmia pilifera, the gene relatived to ubiquitin carboxy terminal hydrolytic enzymes (UCH), named GpUCH. The cDNA fragment of GpUCH was cloned from Grimmia pilifera through rapid amplification of cDNA ends (RACE). To further study the function of GpUCH gene, it was necessary to describe the sequence characteristics, evolutionary relationship and gene expression. The full length cDNA was 951bp with an pen reading frame of 711bp which encoded 237 amino acid with a molecular weight of 257kD, and the isoelectric point is 467. The result of bioinformatics showed that this protein was unstable transmembrane protein and had no signal peptide. The phylogenetic tree showed that GpUCH and Physcomitrella patens UCH protein had a close relationship. QRT PCR analysis showed that the expression of GpUCH gene was induced in both rehydration and dehydration.Under different conditions the expression of GpUCH were obviously varius. The results suggested that GpUCH gene might play an important role in drought stress.     

青杆PwUSP1基因的克隆及表达模式分析

广泛逆境胁迫蛋白（universalstressprotein,USP）在非生物胁迫响应中起重要作用,但在植物中其功能还大部分未知。本研究通过BLAST分析青杆EST文库,得到职zP基因的EST序列,通过RACEPCR方法获取USP基因的末端序列,经过与EST序列拼接得到USP基因的cDNA全长序列,命名为PwUSP1。分析发现PwUSP1全长cDNA为1167bp,编码区为519bp,编码172个氨基酸残基。生物信息学分析显示,PwUSP1编码的蛋白相对分子质量为19．07kDa,理论等电点为6．38,为非跨膜的亲水性蛋白。PwUSP1具有USP家族典型的UspA结构域和ATP结合位点G-（2x）-G-（9x）-G（S／T）。半定量RT-PCR与RT-qPCR分析表明,PwUSP1在青杆的根、茎、针叶、花粉、种子中均有表达,在根和花粉中表达量较高。同时,PwUSP1受干旱和盐胁迫的诱导表达上调,均在处理6h后表达量较高,推测该基因可能在青杆逆境胁迫响应中发挥作用。     

Cloning and Drought Resistance Analysis of Soybean <i>GmHsps_p23-like</i> Gene

Soybean (Glycine max (L.) Merr.) is an important cultivated crop, which requires much water during its growth, and drought seriously affects soybean yields. Studies have shown that the expression of small heat shock proteins can enhance drought resistance, cold resistance and salt resistance of plants. In this experiment, soybean GmHsps_p23-like gene was successfully cloned by RT-PCR, the protein encoded by the GmHsps_p23-like gene was subjected to bioinformatics analysis, and the pCAMBIA3301-GmHsps_p23-like overexpression vector and pCBSG015-GmHsps_p23-like gene editing vector were constructed. Agrobacterium-mediated method was used to transform soybeans to obtain positive plants. RT-PCR detection, rehydration experiment and drought resistance physiological and biochemical index detection were performed on the T₂ generation positive transgenic soybean plants identified by PCR and Southern hybridization. The results showed that the overexpression vector plant GmHsps_p23-like gene expression increased. After rehydration, the transgenic overexpression plants returned to normal growth, and the damage to the plants was low. After drought stress, the SOD and POD activities and the PRO content of the transgenic overexpression plants increased, while the MDA content decreased. The reverse was true for soybean plants with genetically modified editing vectors. The drought resistance of the overexpressed soybeans under drought stress was higher than that of the control group, and had a stronger drought resistance. It showed that the expression of soybean GmHsps_p23-like gene can improve the drought resistance of soybean. The cloning and functional verification of soybean GmHsps_p23-like gene had not been reported yet. This is the first time that PCR technology has been used to amplify the soybean GmHsps_p23-like gene and construct an expression vector for this gene. This research has laid the foundation for transgenic technology to improve plant drought resistance and cultivate new drought-resistant transgenic soybean varieties.