盐胁迫下外源褪黑素和Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应

以甜瓜品种‘羊角酥瓜’为试材,利用人工气候室控制环境条件(昼/夜25/18 ℃),研究盐胁迫条件下外源褪黑素(MT)和Ca²⁺对甜瓜幼苗根系和叶片中Cl^-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子含量,Na⁺/K⁺、 Na⁺/Ca²⁺、Na⁺/Mg²⁺值,以及H⁺-ATP酶活性、渗透调节物质积累和细胞膜质过氧化的影响.结果表明: 与对照相比,盐胁迫处理显著抑制甜瓜幼苗生长,增加根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,降低K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量.盐胁迫下,喷施外源MT或Ca²⁺处理均可以显著降低甜瓜根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,提高K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量,植株体内Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺和 Na⁺/Mg²⁺值下降;同时也提高了根系和叶片H⁺-ATP酶活性及叶片渗透调节物质的含量,降低盐胁迫对细胞膜的伤害,表现在甜瓜叶片相对电导率和丙二醛含量降低.总之,在盐胁迫条件下,外源MT、Ca²⁺单独和复配处理均可通过提高H⁺-ATP酶活性来降低盐害离子的含量,改善甜瓜幼苗中的离子平衡,同时增加渗透调节物质的含量,降低膜质过氧化水平,从而增强其对盐胁迫的适应性,其中MT和Ca²⁺复配处理时的效果更好.复配外施 MT 和Ca²⁺在诱导甜瓜幼苗提高耐盐方面具有协同增效作用.     

SLC25A51——首次发现的哺乳动物细胞线粒体NAD+转运体

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)及其还原形式NADH是糖酵解和线粒体呼吸作用中重要的辅因子,在能量代谢中发挥重要作用。当线粒体缺乏NAD⁺细胞因不能持续产生ATP而出现功能异常。以往研究发现酵母与植物的线粒体上均存在NAD+转运体,可以将NAD+转运至线粒体。但哺乳动物线粒体内膜上是否有NAD+转运体,一直存有争议。近来,美国宾夕法尼亚一研究团队首次证明SLC25A51可以在哺乳动物线粒体上发挥NAD+转运蛋白的功能。     

跨膜Ca2+和H+离子流参与里那醇诱导的拟南芥中抗虫防御反应

里那醇可诱导植物产生防御物质从而阻止昆虫及病原菌的伤害。本文以拟南芥植株为材料,研究了里那醇对小菜蛾取食选择性的影响,测定了里那醇处理下小菜蛾生长量及存活率。采用非损伤微测技术分别检测了里那醇熏蒸及未熏蒸拟南芥对小菜蛾口腔分泌物及里那醇瞬时处理的植株叶片跨膜Ca²⁺和H⁺流的变化。结果表明,小菜蛾幼虫对里那醇熏蒸处理的植株选择性较差,用里那醇熏蒸后的拟南芥植株喂养小菜蛾幼虫,幼虫的生长量及存活率均低于对照组。小菜蛾口腔分泌物和里那醇熏蒸处理均导致拟南芥叶组织跨膜Ca²⁺和H⁺离子迅速外流,且小菜蛾口腔分泌物的作用更大。而对照中Ca²⁺和H⁺离子流整体均无明显变化。研究结果证明里那醇作为防御信号参与了拟南芥对昆虫的防御反应,叶组织跨膜Ca²⁺和H⁺离子流变化可能是拟南芥识别昆虫口腔分泌物与里那醇两种不同刺激的初始信号。     

盐胁迫下外源褪黑素和Ca2+对甜瓜幼苗的缓解效应

以甜瓜品种‘羊角酥瓜’为试材,利用人工气候室控制环境条件(昼/夜25/18 ℃),研究盐胁迫条件下外源褪黑素(MT)和Ca²⁺对甜瓜幼苗根系和叶片中Cl^-、Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺离子含量,Na⁺/K⁺、 Na⁺/Ca²⁺、Na⁺/Mg²⁺值,以及H⁺-ATP酶活性、渗透调节物质积累和细胞膜质过氧化的影响.结果表明: 与对照相比,盐胁迫处理显著抑制甜瓜幼苗生长,增加根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,降低K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量.盐胁迫下,喷施外源MT或Ca²⁺处理均可以显著降低甜瓜根系和叶片中Cl^-、Na⁺含量,提高K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺含量,植株体内Na⁺/K⁺、Na⁺/Ca²⁺和 Na⁺/Mg²⁺值下降;同时也提高了根系和叶片H⁺-ATP酶活性及叶片渗透调节物质的含量,降低盐胁迫对细胞膜的伤害,表现在甜瓜叶片相对电导率和丙二醛含量降低.总之,在盐胁迫条件下,外源MT、Ca²⁺单独和复配处理均可通过提高H⁺-ATP酶活性来降低盐害离子的含量,改善甜瓜幼苗中的离子平衡,同时增加渗透调节物质的含量,降低膜质过氧化水平,从而增强其对盐胁迫的适应性,其中MT和Ca²⁺复配处理时的效果更好.复配外施 MT 和Ca²⁺在诱导甜瓜幼苗提高耐盐方面具有协同增效作用.     

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.     

盐单胞菌DSM 16354T中新型耐盐基因的克隆及解析*

目的: 嗜盐菌分布广泛且适应能力极强,为加强对嗜盐菌耐盐机制的探索与研究,从盐单胞菌Halomonas alkaliphila DSM 16354^T中筛选出潜在的与耐盐有关的基因,对其进行生物信息学分析,并验证相关蛋白的生理功能。方法: 利用基因文库筛选和功能互补相结合的方法,通过与大肠杆菌(Escherichia coli)盐敏感缺陷株KNabc(ΔnhaA、ΔnhaB、ΔchaA)的耐盐功能互补实验,筛选出具有耐盐功能的蛋白编码基因,并通过荧光猝灭恢复实验测定蛋白的逆向转运活性以及底物亲和力。结果: 筛选得到两个具有耐盐功能的蛋白编码基因,生物信息学分析结果表明该基因编码来自于DUF1538(domain of unknown function with No.1538 family)家族功能未知的膜蛋白,分别命名为duf1和duf2。系统发育树分析结果表明,来自盐单胞菌DSM 16354^T中的DUF1、DUF2属于一个独立的分支,预测这两个蛋白可能是DUF1538家族转运蛋白的新成员。对DUF1和DUF2的生理功能进行分析,发现duf1和duf2单独表达时均不具有耐盐碱能力,而共同表达时则表现出显著的耐盐碱功能,表明DUF1和DUF2两个亚基共同支持了蛋白的耐盐碱功能。蛋白的逆向转运测定活性结果表明双组份蛋白DUF1-2具有Na⁺(Li⁺、K⁺)/H⁺逆向转运活性。结论: 筛选得到的基因duf1和duf2共同表达时具有盐碱耐受功能以及逆向转运蛋白活性,这为筛选出新的DUF1538家族转运蛋白基因和进一步探究DUF1538家族转运蛋白功能奠定了基础。     

盐碱胁迫下碱地肤Na+/H+逆向转运蛋白基因KsNHX1表达分析

利用RACE技术得到碱地肤KsNHX1的3’cDNA序列.分子系统进化分析显示,KsNHX1为液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白编码基因.通过半定量RT-PCR检测了该基因在盐碱胁迫下的表达,结果表明: 200 mmol·L^-1 NaCl胁迫2~24 h,KsNHX1在叶片中表达量持续增加;200 mmol·L^-1 NaCl处理10 h,KsNHX1在根、茎、叶和花中的表达都上调;不同浓度NaCl处理下,叶片中KsNHX1表达上调,160 mmol·L^-1时达到最高;低于400 mmol·L^-1浓度下,根中该基因的表达也都上调.经不同浓度Na₂CO₃胁迫,根中KsNHX1的表达变化趋势与相应浓度NaCl胁迫下的变化相同;但叶片中除160 mmol·L^-1 Na₂CO₃处理下KsNHX1表达略有上调外,其他浓度下KsNHX1的表达都低于对照.KsNHX1的表达模式暗示,在不同盐碱胁迫下,碱地肤能够维持体内相对稳定的K⁺/Na⁺,其耐盐特性可能与Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的作用密切相关.     

肾脏对钾平衡的调控及临床意义

饮食摄入的K⁺在肠道中几乎全部被吸收,肾脏是机体排钾最重要的器官,占机体排出钾总量的90%以上。肾脏对钾的排泄主要取决于醛固酮敏感的远端小管主细胞对钾的分泌,该分泌过程与主细胞顶端膜上的上皮钠通道(epithelial sodium channel,ENaC)对Na⁺的重吸收相耦联。当ENaC将Na⁺从管腔中转入细胞内,管腔中负电荷相对增加,而K⁺外流、H+外流和Cl-内流是应对Na⁺内流的3条途径,即3条途径均与Na⁺内流耦联。一般情况下,Na⁺内流=K⁺外流+H⁺外流+Cl^-内流,Na⁺内流、H+外流和Cl-内流中任一因素发生变化,均可影响K⁺外流,从而影响肾脏对K⁺的排泄：(1) Na⁺内流受ENaC表达水平的影响,而ENaC的表达主要受醛固酮-盐皮质激素受体(mineralo...     

细胞内离子在气孔运动中的作用

气孔运动与植物水分代谢密切相关。保卫细胞中的无机离子作为第二信使(Ca²⁺)或者渗透调节物质(K⁺、Cl^–)在响应 外界理化因子的刺激、调节保卫细胞膨压过程中发挥重要作用。保卫细胞质膜和液泡膜上的离子通道作为各种刺激因素作 用的靶位点, 是保卫细胞离子转运的关键组分, 在气孔运动调控过程中扮演关键角色。该文对近年来保卫细胞离子的作用 和离子通道研究的进展进行了综述。     

NaCl胁迫下沙芥的渗透调节作用

本文系统分析了荒漠资源植物沙芥在不同浓度NaCl下的渗透调节作用。结果表明,随外加NaCl浓度从25 mmol·L^-1升高至200 mmol·L^-1,Na⁺、Cl^-、脯氨酸和总无机离子的含量及其对叶渗透势的贡献不断升高,K⁺和可溶性糖的含量及其贡献先降低后升高,SO₄^2-和PO₄^3-的含量不断升高但其贡献变化不大;Na⁺、Cl^-和K⁺对叶渗透势的贡献交替位列前三,可溶性糖位居第四。由上可知,沙芥主要通过积累无机离子特别是Na⁺和Cl^-进行渗透调节以抵御外加NaCl的渗透胁迫。     

植物K+通道AKT1的研究进展

钾(K)是植物生长发育必需的大量营养元素之一, 主要通过根细胞的K⁺通道及转运蛋白介导吸收。AKT1是Shaker型K⁺通道家族的重要成员, 在植物根吸收K⁺和体内跨膜转运中发挥重要作用。该文综述了植物AKT1的分子结构、组织特异性表达、调控机制及生物学功能等方面的研究进展, 并对该通道今后的研究方向进行了展望。     

内蒙古大兴安岭森林可燃物燃烧释放PM2.5中水溶性离子排放特性

研究森林可燃物燃烧释放的细颗粒物(PM_2.5)的排放因子对于揭示森林火灾对大气和生态系统的影响至关重要,而水溶性离子是细颗粒物的重要化学成分,对颗粒物的形成具有重要意义。利用自主设计的生物质燃烧系统,模拟内蒙古大兴安岭5种典型乔木(蒙古栎、白桦、兴安落叶松、黑桦、山杨)的3种组成部分(树干、树枝、树皮)及其地表死可燃物(凋落物层、半腐殖质层、腐殖质层)以及3种典型灌木(平榛、二色胡枝子、兴安杜鹃)树枝燃烧,采用ISC1100离子色谱分析仪测定2种燃烧状态(阴燃和明燃)下PM_2.5中水溶性离子(Na⁺、NH₄⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-、NO₂^-、SO₄^2-)的排放因子。结果表明:乔木所有组成部分及其地表死可燃物和灌木树枝燃烧所排放PM_2.5中检测到的水溶性离子,阴燃以K⁺、Cl^-和Na⁺为主要组分,明燃以K⁺、Cl^-和SO₄^2-为主要组分。不同燃烧状态下相同乔木树种及其地表死可燃物和相同灌木排放PM_2.5中检测到的水溶性离子总量均存在显著差异。灌木树枝在阴燃期间PM_2.5中水溶性无机离子的排放因子比明燃更高。乔木释放的PM_2.5中阳离子与阴离子的比率为1.26,地表死可燃物为1.12,灌木为2.0,表明颗粒物呈碱性。内蒙古大兴安岭的森林大火不会通过释放水溶性离子导致生态系统的酸化。     

SIRT2抑制对MPP+诱导的帕金森病细胞模型凋亡和线粒体动态平衡的影响*

探究siRNA敲减沉默信息调节因子2(SIRT2)对1-甲基-4-苯基吡啶离子(MPP⁺)诱导的帕金森病细胞模型细胞损伤的影响和机制。CCK-8法检测不同浓度MPP⁺处理对体外培养小鼠海马神经元HT-22细胞生存率的影响。将细胞分为对照组、MPP⁺最佳浓度处理组(1 mmol/L MPP⁺处理组)、阴性转染组(对照组基础上转染SIRT2阴性序列)、SIRT2 siRNA处理组(损伤组基础上转染SIRT2 siRNA)。观察各组细胞凋亡情况,检测凋亡相关蛋白(Bcl-2、Bax、Caspase-9)、线粒体分裂及融合相关蛋白(Drp1、Fis1、OPA1、Mfn1、Mfn2)。与对照组相比,MPP⁺处理组细胞抑制率均升高,细胞抑制率随MPP⁺浓度增加而逐渐增加(P<0.05)。与SIRT2 siRNA转染组相比,损伤组Bax、Caspase-9、Drp1、Fis1蛋白表达和细胞凋亡率升高,Bcl-2、Mfn1、Mfn2蛋白表达降低(P<0.05)。SIRT2在MPP⁺诱导帕金森病细胞模型中表达升高,抑制SIRT2可减轻MPP⁺诱导帕金森病细胞模型中细胞凋亡并促进线粒体融合,从而对神经元具有一定的保护作用。     

不同生境下胡杨树体离子平衡及其与土壤因子关系

为探讨胡杨适应盐渍环境的离子分布规律,揭示胡杨的耐盐生理机制,以高盐和低盐两种不同生境中的胡杨(Populus euphratica)为对象,测定其根、树干、老枝、幼枝、叶片等不同器官中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cl^-的含量,并分析各离子吸收、运输和分配特征的差异及其与土壤因子的关系。结果表明：(1)胡杨叶片中Na⁺、Cl^-含量在高盐生境下显著低于低盐生境,K⁺含量在高盐生境下显著高于低盐生境,其他器官的各离子含量变化均不显著;胡杨老枝、幼枝、叶片的K⁺/Na⁺在高盐生境下均显著高于低盐环境、Ca²⁺/Na⁺增幅不明显;在高盐生境下,根系选择吸收K⁺能力显著低于低盐环境,但吸收Ca²⁺能力较强,且各器官对Ca²⁺、K⁺选择向上运输的能力更强。(2)在低盐环境中Na...     

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H₂O₂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.     

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。     

磷饥饿对番茄幼苗H+分泌及Pi吸收的影响

磷饥饿条件下番茄幼苗的H⁺分泌速率明显提高。质膜质子泵专一性抑制剂钒酸盐能显著抑制番茄幼苗的H⁺分泌,也能显著抑制其Pi吸收。此结果表明,磷饥饿时番茄幼苗Pi吸收速率的变化与H⁺分泌速率的变化之间可能具有一定的相关性,并进一步暗示质膜H⁺-ATPase可能参与其中。本文结果还表明,Pi/H⁺的准量关系约为1:1。     

不同浓度海水胁迫对菊芋幼苗生长发育及磷吸收的影响

种植抗盐耐海水植物是合理利用和开发海涂资源的有效措施之一。本试验通过不同浓度海水处理研究菊芋幼苗生长发育及对³²P吸收利用差异和离子吸收分布的情况。结果表明:在不同浓度海水浇灌下,菊芋地上部、地下部、总鲜重及干物质重从CK到50%海水浓度没有明显变化,在75%海水胁迫下显著下降,干物质百分比则为75%海水浇灌的最高;在中等P水平下,地上部在25%海水处理下对³²P吸收率最高;随海水浓度增高菊芋幼苗地上部单位干重积累的Na⁺和Cl^-依次增大;而K⁺与Na⁺积累情况不同,K⁺在25%海水胁迫下地上部单位干重积累的最多,其次是50%,CK和75%海水胁迫差不多;地下部单位干重积累的Na⁺、Cl^-和K⁺情况与地上部单位干重积累的各离子趋势相似。     

烟草悬浮细胞在凋亡过程中Ca2+分布的共聚焦显微成像研究

以Fluo-3AM为游离Ca²⁺荧光探针,利用激光扫描共聚焦显微镜（Laser Scanning Confocal Microscope,LSCM）对烟草悬浮细胞在热激诱导的凋亡过程中Ca²⁺时空分布进行了研究。结果显示,在正常细胞中,Ca²⁺集中分布在细胞壁和细胞核中,细胞质中分布较少;在凋亡早期细胞中,细胞质中Ca²⁺的浓度增加;在凋亡晚期的细胞中,细胞核中的Ca²⁺浓度增加较为明显。结果提示,在凋亡过程中,Ca²⁺的定位分布存在一定的规律。     

拟南芥钾离子吸收、转运及低钾胁迫的分子机理研究进展

钾(K)作为植物所需的3种大量元素之一,参与体内诸多的生理和生化过程,对于植物的生长和发育极其重要。目前,国内外学者对植物吸收、运输和利用K⁺的研究已有一定深度,尤其以模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.)为研究对象。其中,与K⁺吸收、转运相关的离子通道和转运蛋白一直都是研究热点。本文综合近年来国内外相关研究进展,主要阐述K⁺通道和转运蛋白,K⁺的吸收和运输,类钙调磷酸酶(Calcineurin B-Like,CBL)-CBL相互作用蛋白激酶(CBL-Interacting protein kinase,CIPK)信号途径,参与该信号转导的一些小信号分子,对K⁺研究方面存在的问题进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。