钙与植物乙烯反应的关系研究

研究了Ca2 对番茄 (LycopersiconesculentumMillcv.Lichun)黄化幼苗乙烯反应的影响。通过测定不同Ca2 浓度条件下番茄黄化幼苗的“三重反应”、内源乙烯释放量、乙烯受体基因NEVER_RIPE(NR)表达量及胞内CaM含量的变化 ,结果发现 ,随着培养基中Ca2 浓度从 0mmol/L增加到 3.8mmol/L ,番茄黄化幼苗的“三重反应”表型明显增强 ,内源乙烯释放量、NR基因的表达量及胞内CaM的含量都有不同程度的增加 ;当Ca2 浓度由 3.8mmol/L进一步增加到 10mmol/L时 ,番茄黄化幼苗“三重反应”表型受到抑制 ,内源乙烯释放量、NR基因的表达量及胞内CaM的含量都有所下降。因此 ,Ca2 对番茄黄化幼苗“三重反应”的影响与Ca2 调节内源乙烯合成和乙烯受体基因的表达有关 ,而且Ca2 可能是通过CaM含量的变化来调节乙烯作用的     

钙在植物乙烯生成及信号传递中的生理作用

Ca2+对植物乙烯生成的调节与作用位点有关,胞外Ca2+在维持质膜功能的同时,抑制乙烯生成,延缓衰老;过量Ca2+进入胞质,胞内Ca2+促进乙烯生成和衰老。内源CaM与乙烯生成关系密切,介入了乙烯代谢和外源激素对乙烯的调控。此外,Ca2+是乙烯信号传递所必需的。     

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.     

番茄果实中乙烯与多聚半乳糖醛酸酶的关系

乙烯与多聚半乳糖醛酸酶(PG)都是果实成熟过程中关键的调节因子.一方面,在有乙烯合成缺陷的转反义ACS番茄和乙烯感受缺陷的Nr突变体番茄果实中PG基因表达量都明显下降,PG酶活性明显降低;用外源乙烯(100 μL/L)处理绿熟期番茄果实使PG基因的表达明显增强,而1-甲基环丙烯(1-MCP,1 μL/L)处理转色期番茄果实明显抑制PG基因表达.另一方面,转反义PG基因番茄果实乙烯释放量在授粉后低于其野生型,番茄乙烯受体基因LeETR4和乙烯反应因子LeERF2基因表达量比野生种低.PG降解果胶的产物D-GA(100 mg/L)促进未熟期番茄果实中的乙烯生成和LeETR4、LeERF2基因的表达.     

转反义LeETR2基因番茄的表型

转反义LeETR2基因番茄植株的表型与普通番茄有所不同。用乙烯25μL／L处理,转基因番茄能够表现出正常的“三重反应”,但根的伸长和根毛形成受到显著抑制。同时,转基因番茄植株对乙烯处理的偏上生长反应敏感度不及普通番茄,叶柄和花柄的脱落被延迟。这几方面的表型特点并不完全一致,我们推测LeETR2在番茄发育的不同阶段可能发挥不同的功能。     

Ca2+调节剂在乙烯催花中对观赏凤梨CaM基因表达特性的调节作用

凤梨科植物乙烯催花技术自1930年代开始使用,效果显著。但凤梨科植物乙烯催花的机理尚不明确。鉴于Ca2+-CaM在多种植物开花过程中具有一定的调节作用,为了研究Ca2+-CaM系统在乙烯诱导凤梨科植物开花中的作用,本文以紫花擎天凤梨成株为试材,通过乙烯分别和Ca2+调节剂(Ca2+促进剂,Ca2+螯合剂和抑制剂)的组合处理植株后,利用RT-PCR和Northern技术分析了CaM基因表达特性的变化。结果表明,乙烯处理的同时,加入Ca2+促进剂,使CaM表达量峰值出现的时间由24h提前到了6h;而加入Ca2+螯合剂和抑制剂,使CaM基因表达量峰值出现的时间延迟到了48h以后。该结果与相应的开花时间进程一致,即加入Ca2+促进剂,使花器官出现的时间提前约5d,而加入Ca2+螯合剂和抑制剂,使花器官出现的时间有不同程度的延迟,表明Ca2+调节剂对CaM表达特性的调节作用对乙烯诱导凤梨开花也有一定的影响。     

外源Ca(NO_3)_2对NaCl胁迫下番茄幼苗生理特征的影响

以番茄品种'农城906'和"毛粉802'幼苗为材料,利用Hoagland基础培养液,研究在150 mmol/L NaCl胁迫下外源10、20、30和40 mmol/L Ca(NO3)2对番茄植株盐胁迫的缓解作用.结果显示,(1) NaCl胁迫显著降低了2个品种幼苗地上和地下部分干重、叶片叶绿素含量和根系活力,增加了幼苗的可溶性糖含量、细胞膜透性和MDA含量,同时使其CAT、POD、SOD活性显著降低;(2)添加20 mmol/L Ca(NO3)2能够有效提高盐胁迫条件下幼苗的地上和地下部干重,缓解叶绿素的降解和根系活力的下降,增加幼苗体内可溶性糖含量,降低叶片质膜透性和MDA含量,增强幼苗体内POD、CAT等细胞保护酶活性,但随着Ca(NO3)2浓度的继续增加,这种缓解作用逐渐减小.研究表明,一定浓度的外源Ca(NO3)2能有效缓解NaCl对番茄幼苗的生长和生理伤害,在一定程度上增强番茄幼苗对盐胁迫的耐受力,并以20 mmol/L Ca(NO3)2对NaCl胁迫的缓解效果最佳.     

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。     

番茄突变体Epinastics的乙烯反应表现型分析

对番茄(Lycopersicoin esculentum Mil1.)突变体Epinastics(Epi)及其野生亲本VFN幼苗、成长植株和果实生长发育与成熟特性进行了系统研究和比较分析.Epi突变体从幼苗到果实都有乙烯过量合成,在黄化幼苗部分三重反应、成长植株叶柄严重上位生长、器官脱落和果实加速成熟等多方面表现出明显增强的乙烯反应,与已知的乙烯反应模式相符.强烈的顶端优势、紧凑的植株形态提示乙烯在植物的顶端优势调节中可能起着重要的作用.Epi突变体黄化幼苗项勾缩小、叶片和花瓣衰老延迟,与传统的乙烯反应不符,提示植物不同的生长发育特性由不同的乙烯信号转导途径调控.     

CONSTANS-LIKE 7过量表达降低白光和蓝光下拟南芥幼苗花青素及叶绿素的含量

以拟南芥野生型(WT)、突变体col7、以及COL7过量表达转基因株系COL7-OX-10和COL7-OX-11为实验材料,观察比较了白光、红光以及蓝光下,生长在MS培养基上的幼苗表型,以及蓝光下生长在0、100 mmol/LNaCl MS培养基上的幼苗表型。结果发现,过量表达株系幼苗在白光和蓝光下出现黄化现象,并且NaCl处理导致蓝光下幼苗黄化现象更加严重。检测幼苗的花青素及叶绿素的含量,发现白光和蓝光下,过量表达株系幼苗中花青素和叶绿素的含量明显降低,其中蓝光下生长在含100 mmol/L NaCl的MS培养基上幼苗的花青素和叶绿素含量下降尤为明显,表明COL7可能参与调控花青素和叶绿素的合成,并依赖于蓝光。     

The Changes of Ethylene Production and CaM Content in IAA-Treated Etiolated Mungbean Hypocotyl

When the segments of etiolated mungbean hypocotyl were treated with IAA it was observed that the contents of CaM in tissue which were determined by ELISA and ethylene production were increased with increasing the concentration of IAA. The time course of CaM content change was also similar to that of ethylene production. Some inhibitors, including CPZ, TFP, and CHI, inhibited both increased ethylene production and CaM content by IAA treatment. The activity of ACC synthase and EFE were inhibited by CPZ. Both of IAA-induced ethylene production and CaM content were affected by the level of Ca in segments as a result of pretreatment with EGTA, CaCI2 and H2O before the experiment. From these results it was suggested that the Ca and CaM play an important role in induction of ethylene production inmungbean hypocotyl by IAA.     

Relevant Effects of Ethylene and Ga2+ on Germination of Lettuce Seeds

Relevant effects of ethylene and Ca2+ on germination of lettuce (lactuce sative L.) seeds were investigated. It was shown previously that lettuce seeds were highly sensitive ro temperatures. More than 70% of seeds germinated at 22℃, but they ceased to germinate at 25℃. 40%–50% of seeds could be induced to germinate after imbibition with 400 ppm exogenous ethylene for 3 days at 25℃. The amounts of endogenous ethylene liberated at 22℃ were much greater than those at 25℃. Ethyleneglycol bis NN tetraacetic acid(EGTA, Ca2+ specified chelating regent) La3+, Co2+ and chlorpromazin(CPZ, calmodulin antagonist) could be used ant only to inhibit germination at 22℃, but also to inhibit germination induced by ethylene at 25℃. Although La3+ and CPZ inhibited seed germination, they could not repress the production of ethylene at 22℃. It was suggested that Ca2+ and CaM affected the induction response of ethylene to lettuce seed germination, but had no effect on ethylene liberation. Co2+ could be applied to inhibit the action as well as its production of ethylene.     

层粘连蛋白对晚G1期人胃癌BGC-823细胞生长的促进作用

为研究层粘连蛋白（laminin,LN）促进肿瘤细胞生长作用,采用脉冲标记计数有丝分裂百分率(percentage labeling mitosis,PLM)法测得体外培养人胃癌 (BGC 823) 细胞周期时间为41 h,其中G1期时间为24.5 h. 分裂细胞脱离法获取分裂期细胞,继续培养23 h,在细胞运行进入G1晚期时,将其置于LN 0、0.11、0.55、1.10 μmol/L基质上孵育4 h; 细胞荧光光度计检测晚G1期细胞内Ca2+浓度、钙调蛋白、DNA含量. 结果显示,LN与其膜上受体结合后引起细胞内Ca2+浓度、钙调蛋白、DNA含量增加,尤以在0.55 μmol/L LN作用显著（P<0. 001）.蛋白质免疫印迹分析证明,cPKC α呈现表达,提示 LN与其受体结合可增强其细胞cPKC-α的活性;分析G1期细胞周期蛋白E(cyclinE)、细胞周期蛋白依赖性激酶CDK2表达水平,呈现逐渐增强的趋势; LN可诱导c-Myc蛋白呈现高表达,提示 LN与其受体结合增强与细胞增殖密切相关的基因表达;在LN作用前后的BGC 823细胞均未检测到Bax蛋白表达.结果提示,在人胃癌 (BGC 823)细胞G1/S期交界处,层粘连蛋白与其膜上受体结合引起细胞内Ca2+浓度升高,诱导钙调蛋白的释放,其含量增加,增强蛋白激酶C的活化,导致细胞内DNA含量增加、G1/S期细胞周期蛋白与CDK表达增强、诱导原癌基因c-Myc呈持续表达状态,而凋亡基因Bax不表达.     

枸杞体细胞胚发生中外源Ca2+的作用

脱分化的枸杞叶片外植体愈伤组织转入含有2,4-D的MS培养基上分化培养后有大量胚性细胞的分化和体细胞胚发生;加入一定量的外源Ca2 或45Ca2 ,明显地提高了胚性愈伤组织中体细胞胚发生的频率;加入Ca2 的鳌合剂EGTA则显著降低了体细胞胚发生频率;胚性愈伤组织中CaM的水平在多细胞原胚期和球形胚期显著升高,加入外源Ca2 后CaM含量几乎成倍增加;胚性愈伤组织中蛋白质组分与活性都远远多于或高于非胚性愈伤组织,加Ca2 后蛋白质组分种类也增加.     

重金属离子对猪红细胞膜Ca~(2+)-ATP酶的作用

猪红细胞膜Ca~(2+)-ATP酶是一种钙调蛋白(CaM)依赖酶,其活力又依赖巯基的完整性。实验应用Ca~(2+)-ATP酶这一模型体系观察到重金属离子,Pb~(2+)、Cd~(2+)和Hg~(2+)都能替代Ca~(2+),激活CaM,从而激活Ca~(2+)-ATP酶;其最大刺激活力分别为85％、80％和30％,半刺激浓度分别为32、27和0.7μmol/L。当三种重金属离子的浓度增加时,则与Ca~(2+)-ATP酶的巯基结合,抑制酶的活力,Pb2~(2+)、Cd~(2+)和Hg~(2+)的半抑制浓度分别为370、440和2μmol/L。抑制作用为渐进性过程,而刺激作用为即时效应。抑制作用可为巯基化物,特别是二巯基化物所逆转。研究结果提示,CaM可能是重金属中毒最初作用的靶分子,而重金属中毒不仅使CaM“开关”失灵,还可能导致细胞内Ca~(2+)的调节全面失控。     

小脑症蛋白ASPM和钙调蛋白的复合物的纯化和表征

常染色体隐性小脑症(Autosomal recessive primary microcephaly, MCPH)是一种与大脑缩小和智力缺陷有关的神经发育障碍。 ASPM(abnormal spindle-like microcephaly-associated)是最常见的MCPH的致病基因,但其潜在机制尚不清楚。我们发现钙调蛋白(calmodulin, CaM)通过与ASPM的IQ区域相互作用而对ASPM的功能有重要的调控作用。我们纯化了ASPM IQ区域和CaM的复合物,并通过分子排阻色谱结合多角度静态光散射（SEC-MALS）和圆二光谱（CD）实验发现了ASPM和apo_CaM的结合比例为1：8。有趣的是,在Ca2+存在时,ASPM的IQ区域与Ca2+_CaM的结合比例变为了1：7。此外,通过比较不同条件下（Ca2+存在与否）的CD光谱,ASPM-CaM复合物显示出Ca2+依赖性的热稳定性变化。综上所述,我们的研究揭示了Ca2+诱导的ASPM-CaM相互作用的调节机制。