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。     

NO和H_2O_2在介导热激诱发金丝桃细胞合成金丝桃素中的信号互作

热激处理(40℃,10min)可以诱发金丝桃细胞中金丝桃素的生物合成并诱导细胞产生一氧化氮(NO)和过氧化氢(H2O2).过氧化氢酶(CAT)和NO专一性淬灭剂(cPTIO)不仅可以分别抑制由热激诱发的H2O2积累和NO合成,而且还可以阻断热激处理对金丝桃素生物合成的促进作用.H2O2单独处理虽然不能提高细胞的金丝桃素产量,但是H2O2和NO共同处理对金丝桃素产量的促进作用显著高于NO单独处理,表明NO和H2O2对金丝桃素的生物合成具有协同诱导效应.NO处理可以提高细胞的H2O2水平,而外源H2O2对金丝桃细胞的NO合成积累也具有促进作用,说明NO和H2O2对彼此的合成反应具有促进作用.CAT在抑制热激诱发H2O2合成的同时还能够部分抑制热激细胞中NO的合成,而cPITO也可以同时降低热激细胞的H2O2水平.上述实验结果提示,在热激处理下金丝桃细胞中的NO和H2O2可能通过互作反应提高各自的信号水平.质膜NAD(P)H氧化酶抑制剂DPI和NO合酶抑制剂PBITU可以抑制NO和H2O2之间的互作反应,并且解除NO和H2O2对金丝桃素合成的协同诱导作用,说明NO和H2O2对金丝桃素合成积累的协同效应依赖于两种信号分子之间的互作反应.本文实验结果不仅证实了NO和H2O2是参与热激诱发金丝桃细胞中金丝桃素合成所必需的两种信号分子,而且揭示了NO和H2O2在介导热激诱发金丝桃素生物合成过程中特殊的信号互作现象.     

NO和H2O2在介导热激诱发金丝桃细胞合成金丝桃素中的信号互作

热激处理（40℃,10min）可以诱发金丝桃细胞中金丝桃素的生物合成并诱导细胞产生一氧化氮（NO）和过氧化氢（H2O2）．过氧化氢酶（CAT）和NO专一性淬灭剂（cPTIO）不仅可以分别抑制由热激诱发的H2O2积累和NO合成,而且还可以阻断热激处理对金丝桃素生物合成的促进作用．H2O2单独处理虽然不能提高细胞的金丝桃素产量,但是H2O2和NO共同处理对金丝桃素产量的促进作用显著高于NO单独处理,表明NO和H2O2对金丝桃素的生物合成具有协同诱导效应．NO处理可以提高细胞的H2O2水平,而外源H2O2对金丝桃细胞的NO合成积累也具有促进作用,说明NO和H2O2对彼此的合成反应具有促进作用．CAT在抑制热激诱发H2O2合成的同时还能够部分抑制热激细胞中NO的合成,而cPITO也可以同时降低热激细胞的H2O2水平．上述实验结果提示,在热激处理下金丝桃细胞中的NO和H2O2可能通过互作反应提高各自的信号水平．质膜NAD（P）H氧化酶抑制剂DPI和NO合酶抑制剂PBITU可以抑制NO和H2O2之间的互作反应,并且解除NO和H2O2对金丝桃素合成的协同诱导作用,说明NO和H2O2对金丝桃素合成积累的协同效应依赖于两种信号分子之间的互作反应．本文实验结果不仅证实了NO和H2O2是参与热激诱发金丝桃细胞中金丝桃素合成所必需的两种信号分子,而且揭示了NO和H2O2在介导热激诱发金丝桃素生物合成过程中特殊的信号互作现象．     

水杨酸提高香蕉幼苗的抗冷性与H2O2代谢有关

探讨了水杨酸(salicylic acid, SA)提高香蕉幼苗抗冷性的可能机理.在常温下(30/22 ℃)用不同浓度(0～3.5 mmol/L)的SA水溶液喷洒叶片1 d,置于7 ℃低温下冷胁迫3 d,随后于常温下恢复2 d后测定电解质泄漏率,结果表明:SA 0.3～0.9 mmol/L能显著提高香蕉幼苗的抗冷性,以0.5 mmol/L效果最佳.若把冷胁迫温度降到5 ℃,SA 0.5 mmol/L 预处理可显著减少幼苗叶片的萎蔫面积.但当SA浓度高于1.5 mmol/L时,恢复期间的电解质泄漏甚至高于对照(蒸馏水处理),表明它们加剧了冷害.SA提高香蕉幼苗的抗冷性可能需要H2O2的参与:1)SA 0.5 mmol/L常温处理诱导了H2O2的积累和活性氧造成的膜脂过氧化--三氯乙酸反应物质(TBARS)的增加,这可能与H2O2的清除酶--过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的受抑和H2O2的产生酶-超氧化物歧化酶(SOD)活性几乎不受影响有关;2)外源H2O2(1.5～2.5 mmol/L)也能显著降低低温胁迫期间的电解质泄漏,表明也能提高抗冷性;3)而用H2O2的捕捉剂--二甲基硫脲(DMTU)可明显抑制SA诱导的抗冷性;4)在低温胁迫与恢复期间,SA预处理明显提高了CAT和APX的活性,抑制了H2O2与TBARS的快速上升.     

水杨酸提高香蕉幼苗的抗冷性与H2O2代谢有关

探讨了水杨酸(salicylic acid,SA)提高香蕉幼苗抗冷性的可能机理。在常温下(30／22℃)用不同浓度(0—3．5mmol／L)的SA水溶液喷洒叶片1d,置于7℃低温下冷胁迫3d,随后于常温下恢复2d后测定电解质泄漏率,结果表明：SA0．3～0．9mmol／L能显著提高香蕉幼苗的抗冷性,以0．5mmol／L效果最佳。若把冷胁迫温度降到5℃,SA0．5mmol／L预处理可显著减少幼苗叶片的萎蔫面积。但当SA浓度高于1．5mmol／L时,恢复期间的电解质泄漏甚至高于对照(蒸馏水处理),表明它们加剧了冷害。SA提高香蕉幼苗的抗冷性可能需要H2O2的参与：1)SA0．5mmol／L常温处理诱导了H2O2的积累和活性氧造成的膜脂过氧化——三氯乙酸反应物质(TBARS)的增加,这可能与H2O2的清除酶——过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的受抑和H2O2的产生酶—超氧化物歧化酶(SOD)活性几乎不受影响有关;2)外源H2O2(1．5—2．5mmoL／L)也能显著降低低温胁迫期间的电解质泄漏,表明也能提高抗冷性;3)而用H2O2的捕捉剂——二甲基硫脲(DMTU)可明显抑制SA诱导的抗冷性;4)在低温胁迫与恢复期间,SA预处理明显提高了CAT和APX的活性,抑制了H2O2与TBARS的快速上升。     

H2O2参与水杨酸诱导丹参培养细胞中丹酚酸B合成的信号转导

过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)为活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的一种,存在于许多生物体系中并介导植物中多种生理和生化过程。为了探讨H2O2作为信号分子在水杨酸(Salicylic acid,SA)诱导丹参培养细胞合成丹酚酸B(Salvianolic acid B,Sal B)过程中的作用,分别考察了SA和H2O2、过氧化氢酶(Catalase,CAT)、二甲基硫脲(2-(4-carboxy-2-phenyl)-4,4,5,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide,DMTU)及咪唑(Imidazole,IMD)对苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine ammonia-lyase,PAL)和酪氨酸氨基转移酶(Tyrosine aminotransferase,TAT)的活性及Sal B含量的影响。结果表明,SA处理可有效地诱导丹参培养细胞中H2O2产生、PAL和TAT活性升高以及Sal B合成积累量的增加;外源施加10～30 mmol/L H2O2也可以有效促进PAL、TAT活性升高和Sal B合成积累量的增加;用H2O2的清除剂CAT处理发现,CAT对SA或外源H2O2诱导的Sal B合成积累具有消除作用,说明H2O2可能作为SA诱导Sal B积累过程中的上游信号分子起作用;用H2O2淬灭剂DMTU处理,可以有效抑制SA对Sal B合成的促进作用;用质膜烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide vadenine dinucleotide phosphate,NADPH)氧化酶(H2O2来源的主要酶)抑制剂IMD处理,可以抑制Sal B的合成,但这种抑制效果可以部分被外源施加的SA削弱,说明通过HADPH氧化酶产生的H2O2受阻时,SA诱导的Sal B合成积累也会受到抑制。表明H2O2是介导SA诱导丹参培养细胞中Sal B合成积累的信号分子。     

小麦叶片顺乌头酸酶对NO和H2 O2 的敏感性

外源一氧化氮（nitric oxide,NO)供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP)和过氧化氢（hydrogen peroxide,H2O2)处理抑制小麦（Triticu aestivum L.)叶片顺乌头酸酶活性,抑制呈明显的浓度及时间效应;同时外源NO衍生代谢物过氧亚硝酸阴离子（peroxynitrite,ONOO^-)的供体3－morpholinosydnonimine hydrochlloride(SIN-1)和水杨酸（salicylic acid,SA)对酶活性也具有抑制作用,而且小麦叶片线粒体顺乌头酸酶对H2O2和SIN－1更敏感。分别以SNP与过氧化氢酶（catalase,CAT)专一性抑制剂氨基三唑（3－amino-1,2,4-triazole,3-AT)处理离体小麦叶片,发现在其内源H2O2含量上升的同时,顺乌头酸酶活性均呈浓度与时间依赖性下降趋势。表明NO除直接抑制顺乌头酸酶活性外,还可能经H2O2介导间接对顺乌头酸酶产生抑制作用。     

轮枝菌诱导棉花细胞的氧化迸发

大丽轮枝菌（Verticilium dahliae kleb.)是引起棉花黄萎病的病原真菌。使用从大丽轮枝菌V44（高毒）和V64（低毒）的菌丝体制备的各市县导物（I44和I64）作用悬浮培养的豫棉6号（感性）和豫棉8号（耐性）细胞系,用过氧化物酶法测定诱导后30min内的反应性氧变化,发现仅有不亲和性较高的体系,即弱毒力的大丽轮枝菌（V64）和耐性的豫棉8号所组成的体系（I64-Y8）表现最高的反应性氧迸发,3min-6min时增加61.8%。使用显著低于杀菌浓度的剂量的水杨酸（SA）和H2O2作用上述大丽轮枝菌,发现水杨酸和H2O2都能影响微生物,经1mmol/L水杨酸和0.2mmol/LH2O2作用后的微生物,其所产生的诱导物对植物细胞反应性氧的诱导作用要高于未被作用的微生物的诱导物,两种化学性质的影响的共同点是使反应性氧迸发的峰值时间提前,峰值增加,水杨酸提前12min,H2O2的影响还突出表现在使反应性氧迸发的曲线锐化,即峰使时间范围的平均每分钟增加率表现显著增加,9min-12min时达到109%。     

大丽轮枝菌分泌蛋白激发子的分离纯化及生物功能研究

利用硫酸铵沉淀、(A)KTA explorer 10蛋白纯化仪、非变性电泳、割胶电洗脱等方法,从大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)发酵液中分离纯化出一种蛋白激发子,经SDS-PAGE电泳检测单一条带,相对分子量为20 kD.该蛋白激发子能够诱导烟草的过敏反应,处理6h后,处理部位出现水溃状,24h后出现坏死斑.该激发子可以诱导烟草细胞在较短时间内产生防卫反应信号分子H2O2和NO,并引起活性氧爆发.     

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,360 μL·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.     

外源H2O2对水稻幼苗抗寒性的调节作用

在常温下用不同浓度的外源H2O2(0～20 mmol·L-1)预处理水稻幼苗,再进行12 h 6℃低温胁迫,根据幼苗相对含水量和质膜相对透性筛选最佳外源H2O2处理浓度,并分析最佳外源H2O2浓度下幼苗的渗透调节物质和活性氧相关指标的变化.结果表明:(1)0～8 mmol·L-1 H2O2预处理可以增加水稻幼苗的相对含水量,降低其质膜相对透性,并以4 mmol·L-1 H2O2的效果最佳.(2)低温胁迫后,与对照组相比,4 mmol·L-1外源H2O2预处理降低了水稻幼苗萎蔫程度,并使其总呼吸速率、交替途径容量都有增加,同时还抑制了丙二醛的含量,增加了可溶性糖、可溶性蛋白质和脯氨酸的含量.(3)外源H2O2预处理对水稻幼苗的内源H2O2含量以及O(-)/(·)2产生速率没有显著影响.研究发现,外源H2O2可以通过提高呼吸速率、降低脂质过氧化程度、增加碳氮代谢来有效增强水稻幼苗的抗寒性,它可能以一种独立于内源活性氧系统之外的方式发挥作用.     

水杨酸对水分胁迫黄瓜幼苗叶片生理过程的影响

研究了外源水杨酸 salicylic acid,SA 对水分胁迫下黄瓜幼苗叶片主要生理过程的影响 . 1m mol/L 的 SA处理黄瓜幼苗 2 4 h后 ,叶片中 POD活性剧增 ,SOD活性增加不明显 ,H2 O2 清除酶 CAT和 APX活性受抑制 ,H2 O2 含量上升引起膜脂过氧化产物 MDA含量上升 ,造成轻度氧化胁迫 ;在随后水分胁迫过程中 ,经 SA预处理积累的 H2 O2 诱导 APX和 CAT活性上升并清除产生的 H2 O2 ;SA预处理后 ,叶片中 Rubisco含量及其基因转录水平明显高于对照 ,光合作用受影响较小 .这表明 SA使黄瓜幼苗生理活性有较大改善 ,增强了植株对水分胁迫的抗性     

水杨酸对水分胁迫黄瓜幼苗叶片生理过程的影响

研究了外源水杨酸(salicylic acid,SA)对水分胁迫下黄瓜幼苗叶片主要生理过程的影响。1mmol／L的SA处理黄瓜幼苗24h后,叶片中POD活性剧增,SOD活性增加不明显,H2O2清除酶CAT和APX活性受抑制,H2O2含量上升引起膜脂过氧化产物MDA含量上升,造成轻度氧化胁迫;在随后水分胁迫过程中,经SA预处理积累的H2O2诱导APX和CAT活性上升并清除产生的H2O2;SA预处理后,叶片中Rubisco含量及其基因转录水平明显高于对照,光合作用受影响较小。这表明SA使黄瓜幼苗生理活性有较大改善,增强了植株对水分胁迫的抗性。     

一氧化氮调节盐胁迫下小麦幼苗根部质膜H+-ATPase和焦磷酸酶活性提高耐盐性

采用外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)研究了NO对盐胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)幼苗耐盐性的影响.结果表明,0.1 mmol/L SNP处理显著缓解了1 50 mmol/L NaCl胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,包括水分丧失以及叶绿素降解,从而提高了小麦幼苗的耐盐性.进一步结合1 mg/mL血红蛋白处理则显著逆转了SNP诱导的上述效应;利用亚硝酸钠和铁氰化钾作为对照也证实了NO对小麦幼苗耐盐性的专一性调节作用,并可能与NO对小麦幼苗根部质膜H -ATPase和焦磷酸酶活性诱导有关.此外,尽管NO显著提高了盐胁迫下小麦幼苗根部细胞质膜H -ATPase和焦磷酸酶的ATP水解活性,但是对跨膜H 转运则没有明显影响.应用外源CaSO4和EGTA处理也证实,Ca2 可能在NO诱导的质膜H -ATPase和焦磷酸酶活性的提高过程中起信号作用.另外,分析盐胁迫下小麦幼苗根部Na 和K 含量的变化也发现,NO对Na 含量没有明显影响,但是却显著提高了K 水平和K /Na 比,这可能也是NO提高小麦幼苗耐盐性的原因之一.     

一氧化氮作为过氧化氢下游信号分子参与调节白菜幼苗对镉胁迫的耐受性

信号分子过氧化氢(H2O2)和一氧化氮(NO)在缓解重金属镉(Cd)对植物的胁迫过程中分别发挥着重要的作用。该实验通过生理生化技术研究了白菜幼苗Cd胁迫时H2O2和NO之间的关系。结果表明,H2O2预处理可以增强白菜幼苗对Cd的耐受,包括减少丙二醛(malondialdehyde,MDA)的浓度、降低电解质的渗漏、增强一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)的活力,进而提高体内NO的水平;用外源NO的供体硝普钠预处理白菜幼苗,同样减少MDA的浓度以及电解质的渗漏。此外,白菜幼苗对Cd的耐受性在被H2O2增强的基础上,还能进一步被NO增强,且这种增强作用也会受到NO的清除剂和合成抑制剂的抑制。在Cd的胁迫下,H2O2预处理可以减少白菜幼苗地上部分对Cd的富集,但根中Cd的含量不受H2O2的影响,而且NO会加剧由H2O2引起的白菜幼苗地上部分Cd的富集的减少。以上结果表明,Cd胁迫时H2O2可通过增强NOS的活性,促进生成NO,进而提高白菜幼苗对Cd的耐受性。     

一氧化氮调节盐胁迫下小麦幼苗根部质膜H^＋-ATPase和焦磷酸酶活性提高耐盐性

采用外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)研究了NO对盐胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)幼苗耐盐性的影响。结果表明,0.1 mmol/L SNP处理显著缓解了150 mmol/L NaCl 胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,包括水分丧失以及叶绿素降解,从而提高了小麦幼苗的耐盐性。进一步结合1 mg/mL血红蛋白处理则显著逆转了SNP诱导的上述效应;利用亚硝酸钠和铁氰化钾作为对照也证实了NO对小麦幼苗耐盐性的专一性调节作用,并可能与NO对小麦幼苗根部质膜 H -ATPase和焦磷酸酶活性诱导有关。此外,尽管NO显著提高了盐胁迫下小麦幼苗根部细胞质膜H -ATPase和焦磷酸酶的ATP水解活性,但是对跨膜H 转运则没有明显影响。应用外源CaSO4 和 EGTA 处理也证实,Ca2 可能在NO诱导的质膜 H -ATPase和焦磷酸酶活性的提高过程中起信号作用。另外,分析盐胁迫下小麦幼苗根部 Na 和K 含量的变化也发现,NO对Na 含量没有明显影响,但是却显著提高了K 水平和K /Na 比,这可能也是NO提高小麦幼苗耐盐性的原因之一。     

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.     

外源NO、H2O2和ABA对鸡蛋花花冠裂片上气孔关闭的影响

以鸡蛋花花冠裂片下表皮为材料,研究不同浓度及不同处理时间的外源NO、H2O2和ABA对鸡蛋花花冠裂片下表皮上气孔关闭的影响,以及NO、H2O2和ABA在调节花冠上气孔关闭中的相互作用。结果表明：单独施用NO、H2O2和ABA明显诱导气孔关闭,并有浓度效应和时间效应;NO、H2O2和ABA两两混合或三者混合施用所诱导气孔关闭的效应大于其单独施用的。说明在诱导气孔关闭时,NO、H2O2和ABA之间可能有协同效应。     

UV-B辐射对蚕豆叶片气孔运动的间接效应与NO和H2O2有关

0.2 W.m-2的UV-B辐射不仅能诱导整体蚕豆叶片气孔导度和开度的显著降低,而且能明显降低蚕豆叶肉光合活性,但该强度的UV-B辐射却不能明显影响离体表皮条的气孔开度.说明0.2W.m-2的UV-B主要通过间接途径调控了蚕豆叶片气孔运动.借助药理学试验和激光扫描共聚焦显微镜技术,进一步对该间接效应过程中是否有NO和H2O2的参与进行了探讨.结果显示:NO专一性清除剂cPT IO和一氧化氮合酶(NO S)抑制剂L-NAM E均能有效地抑制UV-B辐射诱导的叶片气孔关闭和保卫细胞内源NO水平的升高;H2O2清除剂抗坏血酸(A SC)和过氧化氢酶(CAT)也能有效地逆转UV-B辐射诱导的气孔关闭和保卫细胞内源H2O2含量的升高.另外,外源NO或H2O2处理也能有效地诱导叶片气孔关闭.结果说明0.2W.m-2的UV-B辐射对蚕豆叶片气孔关闭的间接诱导与NO和H2O2有关.     

拟南芥保卫细胞中茉莉酸甲酯诱导的H2O2产生与MAPK信号转导体系的可能关系

蛋白激酶MEK1/2的专一抑制剂PD98059可抑制茉莉酸甲酯(MeJA)诱导的拟南芥保卫细胞中H2O2的产生和气孔的关闭.MeJA和H2O2诱导气孔关闭后,再用PD98059处理,可使关闭的气孔重新开放,同样,外源PD98059处理,能使MeJA诱导增强的H2O2探针的荧光强度降低.此结果表明,类属于MAPKK的蛋白激酶MEK1/2参与了MeJA诱导的拟南芥气孔关闭的信号转导过程,其作用机制可能是通过调节MeJA诱导保卫细胞产生和积累H2O2而起作用.