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H2O2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.     

Ca2+参与H2O2促进盐碱混合胁迫下燕麦种子的萌发和成苗

盐碱胁迫是制约作物高产优质的重要因素,Ca²⁺和H₂O₂作为信号分子参与作物逆境响应调节。为了解Ca²⁺是否参与H₂O₂对盐碱胁迫下植物种子萌发和成苗的调控,以燕麦（Avena nude）为试验材料,采用隶属函数分析方法,研究了胞外游离Ca²⁺螯合剂EGTA、质膜Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃和液泡膜Ca²⁺释放抑制剂钌红（RR）与H₂O₂共处理对盐碱混合（NaCl：Na₂SO₄：NaHCO₃：Na₂CO₃=12：8：9：1）胁迫下种子萌发和成苗的影响。结果表明,25~200 mmol·L^-1盐碱混合胁迫显著抑制燕麦的种子萌发和成苗,抑制程度随浓度提高而增强;0.001~2 mmol·L^-1 H₂O₂能够促进燕麦种子的萌发和成苗,且0.5 mmol·L^-1 H₂O₂可以显著缓解75 mmol·L^-1盐碱混合胁迫对燕麦种子萌发和成苗的抑制作用;而EGTA、LaCl₃和RR均能消减H₂O₂对盐碱混合胁迫下燕麦种子萌发和成苗的促进作用。表明Ca²⁺参与H₂O₂促进盐碱混合胁迫下燕麦种子萌发和成苗的信号转导过程。     

NaHCO3胁迫下3种灌木Na+、K+、Ca2+的吸收及转运

通过盆栽试验,采用原子吸收分光光度法和非损伤微测技术,研究了NaHCO₃胁迫(300 mmol·L^-1)对大洋洲滨藜、四翅滨藜和宁夏枸杞3种灌木离子吸收及运转的影响.结果表明: 随着NaHCO₃浓度升高,两种滨藜和宁夏枸杞叶片中Na⁺含量升高,300 mmol·L^-1NaHCO₃胁迫下,宁夏枸杞叶肉细胞Na⁺的外排增加,两种滨藜净Na⁺外排降低;随着胁迫时间的延长,大洋洲滨藜和宁夏枸杞叶片的K⁺含量下降,Na⁺/K⁺升高,四翅滨藜叶片K⁺含量升高,Na⁺/K⁺降低;随着浓度的升高,宁夏枸杞叶片积累Ca²⁺减少,Na⁺/Ca²⁺高于对照,叶肉细胞Ca²⁺外排;两种滨藜叶Ca²⁺含量总体呈升高趋势,叶肉细胞Ca²⁺表现为内流.在NaHCO₃胁迫下,3种灌木通过不同的策略来消除Na⁺毒害.宁夏枸杞叶片Na⁺的积累抑制了对Ca²⁺的吸收;两种滨藜Ca²⁺的内流促使细胞质中游离Ca²⁺增加,增加的细胞质\[Ca²⁺\]cyt防治质膜H⁺ ATPase去极化,限制K⁺的外排,从而维持细胞内Na⁺/K⁺的平衡,其中四翅滨藜调控Na⁺/K⁺平衡的能力较强.     

苜蓿体内H2S信号与Ca2+调节气孔运动的作用机制

为探究H₂S信号在苜蓿（Medicago sativa）体内调节气孔运动的作用,及在此过程中H₂S与Ca²⁺的关系,以蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）的野生型和钙离子转运体突变体为试验材料,分别从转录水平、细胞水平和生理水平开展研究。采用qRT-PCR比较相关基因的表达量变化、荧光探针显示体内Ca²⁺含量、电极法测定H₂S含量、光学显微镜观察和测量气孔孔径等。结果表明：蒺藜苜蓿突变体NF3011和NF2734体内H₂S的含量与野生型相比极显著降低（P<0.01）;H₂S信号在一定程度上抑制钙离子转运体编码基因MTR_6g027580的表达;外源生理浓度H₂S熏蒸可诱导蒺藜苜蓿气孔关闭,与Ca²⁺通道阻断剂LaCl₃联合处理对野生型气孔运动未产生影响,而在突变体中的结果截然相反;利用荧光探针测定保卫细胞内的Ca²⁺含量,所得结果与气孔孔径的变化规律完全一致。综上所述,H₂S信号促进叶片保卫细胞内Ca²⁺的含量增加,最终表现为植物气孔孔径变小,在此过程中胞内Ca²⁺含量变化主要通过Ca²⁺转运体进行,少部分依赖Ca²⁺离子通道。该研究结果不仅在理论上丰富了H₂S信号的作用机制,更具应用于苜蓿生产实践并推广于其他作物的潜力。     

根际CO2浓度富集对番茄光合生理的影响

本文采用气雾法栽培方式,研究了60 d根际CO₂浓度富集处理对番茄光合生理的影响.结果表明： 2500 μL·L^–1及以上CO₂浓度处理下,番茄植株叶片叶绿素含量、叶面积显著降低,叶片Mg²⁺ ATPase、Ca²⁺ ATPase和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)活性显著减少,而根系PEPC活性显著增加,叶片净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均显著降低.表明根际高CO₂浓度条件下,根系PEPC活性增强、叶片固定CO₂的能力减弱、叶片Mg^2+ ATPase和Ca²⁺ ATPase活性显著降低,根际长期高CO₂浓度处理可能是导致植株光合生理指标下降的原因之一.
     

黑腹果蝇white基因在H2O2影响下卷翅形成中的作用及机理

卷翅是果蝇遗传学上最常用的标记之一,但卷翅形成的具体机制还不清楚.过去的研究发现,理化刺激影响果蝇卷翅的形成.我们最近研究发现,H₂O₂处理不仅会影响果蝇的羽化率,还会使其出现卷翅现象.本研究通过改变H₂O₂浓度、果蝇培养温度和H₂O₂处理时间,探讨影响黑腹果蝇卷翅形成的具体因素,并对其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力进行检测,探讨H₂O₂对果蝇抗氧化能力的影响.结果表明: 果蝇的羽化率与H₂O₂浓度成反比.温度、H₂O₂浓度和H₂O₂处理时间的改变均会影响果蝇翅的卷曲程度和卷翅果蝇所占的比例.其中white基因突变果蝇对这3种条件反应最明显,mini-white(white基因回复突变)果蝇却可以拯救该表型,它的反应与野生型OR相似.H₂O₂对含Cy基因的果蝇卷翅的形成也有一定的影响,可以加大果蝇翅的卷曲程度.对SOD、CAT和GSH-PX活力检测发现,H₂O₂处理会使果蝇的抗氧化能力降低.实时荧光定量PCR检测发现,H₂O₂处理会导致果蝇基因表达量发生改变.黑腹果蝇卷翅形成是一个十分复杂的过程,H₂O₂可能作为某种信号分子或是间接影响某种因子参与黑腹果蝇的卷翅形成过程.该卷翅形成过程可能与Cy基因导致的果蝇卷翅过程是同一个信号途径,两者也可能是通过不同的模式进行调控的.     

外施Ca2+、ABA及H3PO4对盐碱胁迫的缓解效应

分别对300mmol·L^-1NaCl和100mmol·L^-1Na₂CO₃盐碱胁迫下的羊草苗进行以不同方式施加Ca²⁺、ABA和H₃PO₄等缓解胁迫处理.结果表明,外施Ca²⁺、ABA和H₃PO₄明显缓解了盐碱对羊草生长的抑制作用.叶面喷施效果好于根部处理;施用Ca(NO₃)₂效果好于施用CaCl₂效果;混合施用CaCl₂和ABA的效果比单独施用ABA或CaCl₂的效果好.     

外源Ca2+对高温强光下西葫芦幼苗形态特征、光合特性及荧光参数的影响

选用西葫芦(Cucurbita pepo)品种“阿兰”一代为试验材料,研究了外源Ca²⁺处理对高温强光交叉胁迫下西葫芦幼苗生长特征、光合特性及叶绿素荧光参数的影响.结果表明：高温强光胁迫下,5～20 mmol·L^-1 Ca²⁺处理的西葫芦幼苗具有较高的株高和较大的叶面积,其叶绿素、类胡萝卜素含量及光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ实际光化学效率(Φ_PSⅡ)和光化学猝灭系数(q_P)均较高,而胞间CO₂浓度（C_i）和非光化学猝灭系数（NPQ）较低,其中以10 mmol·L^-1Ca²⁺处理效果最好.说明5～20 mmol·L^-1Ca²⁺处理能有效缓解高温强光对西葫芦光合机构的不可逆伤害,使其保持较快的光合电子传递速率和较高的PSⅡ电子传递活性.Ca²⁺处理浓度超过40 mmol·L^-1时对高温强光胁迫没有缓解效应.     

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.     

ECS1参与调节CO2诱导的拟南芥气孔关闭和H2O2积累

CO₂浓度升高可以诱导植物叶片气孔关闭, 提高植物对高浓度CO₂的适应性。但植物如何感知CO₂浓度变化并启动气孔关闭反应的分子机制至今仍不十分清楚。利用高通量、非侵入的远红外成像技术, 建立了拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔对CO₂浓度变化反应相关的突变体筛选技术, 筛选出对环境CO₂浓度敏感的拟南芥突变体ecs1。遗传学分析表明, ecs1为单基因隐性突变体, 突变基因ECS1编码一个跨膜钙离子转运蛋白。与野生型拟南芥相比, 360 μL·L^–1CO₂可引起ecs1突变体叶片温度上升和气孔关闭, ecs1突变体对900 μL·L^–1CO₂长时间处理具有较强的适应性。进一步的实验表明, 360μL·L^–1CO₂即可诱导ecs1突变体叶片积累较高浓度的H₂O₂, 而900 μL·L^–1CO₂才能够诱导野生型拟南芥叶片积累H₂O₂。因此, ECS1可能参与调节高浓度CO₂诱导的拟南芥气孔关闭和H₂O₂产生, H₂O₂可能作为第二信号分子介导CO₂诱导拟南芥气孔关闭的反应。     

Effects of calcium on the thermal stability, stability in organic solvents and resistance to hydrogen peroxide of artichoke (Cynara scolymus L.) peroxidase: A potential method of enzyme control

The effects of calcium ions (Ca²⁺) on the stability of artichoke (Cynara scolymus L.) peroxidase (AKPC) have been studied. The thermal stability of AKPC was improved by the addition of Ca²⁺; the melting temperature increased by 20 °C and the deactivation energy by 26 kJ mol⁻¹. AKPC was stable in a selection of organic solvents but was less active with 2,2′-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonic acid) than under aqueous conditions. Ca²⁺-free AKPC retained more activity in the presence of organic solvents due to its better maintenance of the rate of compound I formation with hydrogen peroxide (H₂O₂) compared to AKPC-Ca²⁺. AKPC retained at least 75% activity over 24 h in the pH range 3.0–10.5 and about 50% over 1 month at pH 7.0 or 5.5, irrespective of the Ca²⁺ content. AKPC-Ca²⁺ was considerably more resistant to inactivation by H₂O₂ than Ca²⁺-free AKPC suggesting that the presence of Ca²⁺ boosts turnover under oxidizing conditions. AKPC has been applied as an alternative to horseradish peroxidase (HRP) in glucose concentration assays; the presence of Ca²⁺ or of the Ca²⁺ chelating agent ethylenediaminetetraacetic acid made no difference to the final result. The possibility is discussed that addition and removal of a labile Ca²⁺ from AKPC could be used to control enzyme activity both in vivo and in vitro.     

p38 MAPK and Ca2+ contribute to hydrogen peroxide-induced increase of permeability in vascular endothelial cells but ERK does not

To examine the involvement of p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK) and extra-cellular signal-regulated kinase (ERK) in the oxidative stress-induced increase of permeability in endothelial cells, the effects of a p38 MAPK inhibitor (SB203580) and ERK inhibitor (PD90859) on the H₂O₂-induced increase of permeability in bovine pulmonary artery endothelial cells (BPAEC) were investigated using a two-compartment system partitioned by a semi-permeable filter. H₂O₂ at 1 mM caused an increase of the permeation rate of fluorescein isothiocyanate (FITC)-labeled dextran 40 through BPAEC monolayers. SB203580 inhibited the H₂O₂-induced increase of permeability but PD98059 did not, though activation (phosphorylation) of both p38 MAPK and ERK was observed in H₂O₂-treated cells in Western blot analysis. An H₂O₂-induced increase of the intracellular Ca²⁺ concentration ([Ca²⁺]_i) was also observed and an intracellular Ca²⁺ chelator (BAPTA-AM) significantly inhibited the H₂O₂-induced increase of permeability. However, it showed no inhibitory effects on the H₂O₂-induced phosphorylation of p38 MAPK and ERK. The H₂O₂-induced increase of [Ca²⁺]_i was not influenced by SB203580 and PD98059. These results indicate that the activation of p38 MAPK and the increase of [Ca²⁺]_i are essential for the H₂O₂-induced increase of endothelial permeability and that ERK is not.     

NaCl胁迫对大果白刺幼苗生长和抗逆生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同浓度(0、50、100、200和400 mmol·L^-1)NaCl处理对1年生大果白刺生长状况及叶片过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、水势、可溶性糖和脯氨酸含量的影响.结果表明: 与对照相比,低浓度NaCl处理(≤50 mmol·L^-1)对大果白刺生长没有显著的抑制作用,叶片的SOD、POD、CAT和APX活性均有所提高;高浓度(＞50 mmol·L^-1)NaCl处理抑制了大果白刺的冠幅面积、分枝数和叶、枝、侧根干质量,叶片的SOD、CAT、POD活性和可溶性糖、脯氨酸含量显著下降. 随NaCl处理浓度升高,H₂O₂和MDA含量增加,叶片水势降低.
     

外源γ-氨基丁酸调控甜瓜叶绿体活性氧代谢应对短期盐碱胁迫

以甜瓜品种‘金辉1号’为试材,采用深液流水培法,研究外源γ 氨基丁酸(GABA)对短期盐碱胁迫下甜瓜幼苗叶绿体活性氧代谢的调控作用.结果表明: 盐碱胁迫显著提高了甜瓜叶绿体内光合色素、丙二醛(MDA)和过氧化氢(H₂O₂)含量及超氧阴离子(O^-_·2)产生速率;增加抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)等抗氧化物质含量;明显抑制H⁺-ATP酶(H⁺-ATPase)和H⁺ 焦磷酸酶(H⁺-PPiase)活性.外源叶面喷施GABA有效抑制了盐碱胁迫引起的叶绿体内O^-_·2、H₂O₂和MDA的积累,缓解了光合色素增加的趋势;显著提高SOD和AsA GSH循环各个酶的活性,增加了AsA和GSH库,降低了AsA/DHA和GSH/GSSH比值,增强了H⁺-ATPase和H⁺-PPiase 活性.表明外源GABA能加快叶绿体内活性氧代谢,促进AsA-GSH循环的运转,维持细胞膜的渗透性,进而缓解了盐碱胁迫引起的氧化伤害.     

Oxidant-mediated AA release from astrocytes involves cPLA(2) and iPLA(2)

Excessive generation of reactive oxygen species (ROS) in the central nervous system (CNS) is a leading cause of neuronal injury. Despite yet unknown mechanisms, oxidant compounds such as H₂O₂ have been shown to stimulate the release of arachidonic acid (AA) in a number of cell systems. In this study, H₂O₂ and menadione, a compound known to release H₂O₂ intracellularly, were used to examine the phospholipases A₂ (PLA₂) responsible for AA release from primary murine astrocytes. Both H₂O₂ and menadione dose-dependently stimulated AA release, and the release mediated by H₂O₂ was completely inhibited by catalase. H₂O₂ also stimulated phosphorylation of extracellular signal-regulated kinases (ERK1/2) and cytosolic phospholipase A₂ (cPLA₂). However, complete inhibition of cPLA₂ phosphorylation by U0126, an inhibitor for mitogen-activated protein kinase kinase (MEK) and GF109203x, a nonselective PKC inhibitor preferring the conventional and novel isoforms, only reduced H₂O₂-stimulated AA release by 50%. MAFP, a selective, active, site-directed, irreversible inhibitor of both cPLA₂ and the Ca²⁺-independent iPLA₂, nearly completely inhibited H₂O₂-mediated AA release; but, HELSS, a potent irreversible inhibitor of iPLA₂, only inhibited H₂O₂-mediated AA release by 40%. Along with the observation that H₂O₂-mediated AA release was only partially inhibited upon chelating intracellular Ca²⁺ by BAPTA, these results indicate the involvement of both cPLA₂ and iPLA₂ in H₂O₂-mediated AA release in murine astrocytes.     

外源糖浸种缓解盐胁迫下玉米种子萌发

以玉米品种‘垦玉6号’为材料,在150 mmol·L^-1NaCl胁迫条件下,研究葡萄糖(Glc)和蔗糖(Suc)浸种对玉米种子萌发阶段耐盐性的影响.结果表明: 盐胁迫下,0.5 mmol·L^-1 Glc、Suc浸种可促进玉米种子萌发及幼苗早期生长,其中Glc浸种玉米胚芽和胚根长及相应干质量增加到盐处理的1.5、1.3、2.1、1.8倍;Suc浸种玉米分别增加到1.7、1.3、2.7、1.9倍;盐胁迫下Glc、Suc浸种可减少胚芽中硫代巴比妥酸反应物(TBARS)和过氧化氢(H2O2)含量,与盐处理相比分别降低24.9%、20.6%;Glc、Suc浸种可显著提高盐胁迫下玉米胚芽超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,并诱导葡萄糖6 磷酸脱氢酶(G6PDH)活性的升高,其中Glc浸种玉米SOD、APX、GPX、GR、G6PDH活性较盐处理分别提高66.2%、62.9%、32.0%、38.5%、50.5%,Suc浸种玉米较盐处理分别提高67.5%、59.8%、30.0%、38.5%、50.4%;Glc、Suc浸种胚芽中抗坏血酸 (ASA)、谷胱甘肽(GSH)含量及ASA/DHA、GSH/GSSG显著提高,其中G6PDH活性与外源糖诱导的较强的抗氧化能力密切相关.Glc、Suc浸种还可提高盐胁迫下玉米胚芽中K⁺/Na⁺,分别为盐处理的2.3、2.4倍.外源 Glc、Suc浸种可通过提高玉米种子抗氧化能力及维持体内K⁺和Na⁺离子平衡缓解盐胁迫对玉米种子萌发的抑制效应.