植物活性氧的产生及其作用和危害

活性氧(ROS)是一类由O2转化而来的自由基或具有高反应活性的离子或分子。植物消耗的O2约有1%在叶绿体、线粒体、过氧化物酶体等多种亚细胞单位中被转化成了ROS。ROS有益或有害取决于它在植物体内的浓度。低浓度的ROS作为第二信使能在植物细胞信号转导途径中介导多种应答反应,高浓度的ROS则引起生物大分子的氧化损伤甚至细胞死亡。植物体内ROS产生和清除之间的平衡十分重要,并由一套有效的酶促和非酶促抗氧化系统来监控。该文主要系统介绍了植物ROS的种类、产生部位、在信号转导中的作用及其对植物细胞造成的主要伤害等方面的研究进展,为利用基因工程手段来提高植物对环境胁迫的抗性提供信息和思路。     

植物过氧化物酶体在活性氧信号网络中的作用

过氧化物酶体是高度动态、代谢活跃的细胞器,主要参与脂肪酸等脂质的代谢及产生和清除不同的活性氧(reactive oxygen species, ROS)。ROS是细胞有氧代谢的副产物。当胁迫长期作用于植物,过量的ROS会引起氧胁迫,损害细胞结构和功能的完整性,导致细胞代谢减缓,活性降低,甚至死亡;但低浓度的ROS则作为分子信号,感应细胞ROS/氧化还原变化,从而触发由环境因素导致的过氧化物酶体动力学以及依赖ROS信号网络改变而产生快速、特异性的应答。ROS也可以通过直接或间接调节细胞生长来控制植物的发育,是植物发育的重要调节剂。此外,过氧化物酶体的动态平衡由ROS、过氧化物酶体蛋白酶及自噬过程调节,对于维持细胞的氧化还原平衡至关重要。本文就过氧化物酶体中ROS的产生和抗氧化剂的调控机制进行综述,以期为过氧化物酶体如何感知环境变化,以及在细胞应答中,ROS作为重要信号分子的研究提供参考。     

植物过氧化物酶体在活性氧信号网络中的作用北大核心CSCD

过氧化物酶体是高度动态、代谢活跃的细胞器,主要参与脂肪酸等脂质的代谢及产生和清除不同的活性氧(reactive oxygen species,ROS)。ROS是细胞有氧代谢的副产物。当胁迫长期作用于植物,过量的ROS会引起氧胁迫,损害细胞结构和功能的完整性,导致细胞代谢减缓,活性降低,甚至死亡;但低浓度的ROS则作为分子信号,感应细胞ROS/氧化还原变化,从而触发由环境因素导致的过氧化物酶体动力学以及依赖ROS信号网络改变而产生快速、特异性的应答。ROS也可以通过直接或间接调节细胞生长来控制植物的发育,是植物发育的重要调节剂。此外,过氧化物酶体的动态平衡由ROS、过氧化物酶体蛋白酶及自噬过程调节,对于维持细胞的氧化还原平衡至关重要。本文就过氧化物酶体中ROS的产生和抗氧化剂的调控机制进行综述,以期为过氧化物酶体如何感知环境变化,以及在细胞应答中,ROS作为重要信号分子的研究提供参考。     

异柠檬酸脱氢酶在植物抗氧化胁迫中的作用

异柠檬酸脱氢酶(ICDH)是连接C-N代谢酶的关键,它催化三羧酸循环(TCA)中的异柠檬酸氧化脱羧形成α-酮戊二酸的可逆反应。ICDH的另一个重要功能是产生细胞质中的NADPH,NADPH在细胞中无处不在,介导许多氧化还原反应,并影响到几乎所有的代谢途径,涉及植物体内的活性氧(ROS)的生产和消耗,因此是传递胁迫信号的中转站。综述异柠檬酸脱氢酶在植物抗氧化胁迫中的作用,便于更好地理解ICDH在氧化胁迫中的信号传递和化学反应中所起的作用,为抗逆分子育种服务。     

活性氧介导的信号通路在衣原体感染过程中的作用机制

活性氧(reactive oxygen species,ROS)是一种重要的信号分子,能介导多条信号通路,从而影响宿主细胞的生长与增殖。衣原体为细胞内寄生菌,其感染过程会导致ROS的表达水平增加,ROS可介导多种信号通路,通过氧化修饰蛋白、改变细胞内氧化还原平衡,从而影响衣原体的生长与繁殖。对ROS介导的信号通路在衣原体感染过程中的作用机制作一综述。     

姜黄素通过促进ROS产生诱导人脑胶质瘤细胞凋亡

本文用姜黄素处理人脑胶质瘤U87细胞,以CCK-8法检测姜黄素对细胞增殖的影响,在光学显微镜下观察姜黄素处理后的细胞形态学变化;酶联免疫法测定NADPH氧化酶的含量;用DCFH-DA荧光探针检测细胞ROS含量,并对氧化应激指标总氧化力(T-AOC)、丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽(GSH)进行了检测。用Annexinv/PI双染后流式细胞术检测和AO/EB荧光染色检测细胞凋亡,并通过免疫印迹法检测了凋亡相关蛋白信号通路。结果表明,姜黄素通过提高细胞NADPH氧化酶活性促进ROS产生,引起细胞内T-AOC降低,MDA含量升高,GSH含量下降,SOD活性升高,使细胞处于氧化胁迫,并可能通过ROS的升高触发细胞信号通路,下调NF-κB/p65蛋白的表达,最终通过凋亡执行分子Caspase-3促使细胞凋亡。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶,其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究,并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等,它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节,抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径,已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

气孔运动中的活性氧信号

大量研究证明活性氧(ROS)在气孔运动中起信号分子的作用。保卫细胞中ROS的产生依赖于特定的酶, 其中NADPH氧化酶组分RBOH已得到深入研究, 并已证实其参与生物与非生物胁迫反应。植物激素包括脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、乙烯、生长素及细胞分裂素等, 它们均通过ROS的介导来调控气孔运动。生物胁迫(如毒性细菌和真菌)也会调控气孔运动。ROS参与这些调控过程。保卫细胞中存在多层次对ROS产生及其作用的调节, 抗氧化活性物质和ROS敏感蛋白(如蛋白激酶和磷酸酶)均可传递ROS信号并调节气孔运动。ROS对离子通道调节的证据也越来越多。保卫细胞由于可通过ROS整合复杂的信号途径, 已成为研究植物ROS信号转导过程的良好模式系统。     

植物中参与活性氧调控的基因网络

植物体内活性氧（reactive oxygen species,ROS）是氧化还原反应的必然副产物,具极高的活性和毒性,从而对细胞产生毒害。同时,活性氧作为信号分子对很多生理过程诸如植物生长发育、细胞程序化死亡及生物和非生物胁迫应答起调控作用。植物中ROS双重作用的协调机制目前尚不明确,确定的是细胞中ROS维持于稳定水平需要精细的调节。拟南芥中至少包括152个基因组成的网络参与ROS的调控,该网络具高度的灵活性和互补性。本文综述了ROS网络中鉴定的一些关键基因及细胞学定位和协同作用,ROS信号转导,尤其是叶绿体中ROS信号的调控。     

亚细胞区室氧化还原状态的调控及其对细胞的影响

细胞氧化还原状态(redox status)或氧化还原势能(redox potential)是细胞重要的生理指标之一,它的稳态影响细胞的功能活动和生命活动。氧化还原状态主要指细胞的活性氧(reactive oxygen species,ROS)水平,受活性氧生成系统与清除系统共同调控,同时也能够对下游大分子、亚细胞区室及细胞增殖、分化和凋亡等产生影响。虽然对分子及细胞水平的氧化还原调控及其对细胞整体的影响研究相对较多,但对细胞器自身或亚细胞区室水平的关注不多,这些变化在细胞整体应激应答中的贡献也不清楚。该文简介细胞内主要的ROS生成系统与清除系统,并对目前各亚细胞区室的氧化还原状态及其调控的研究和认识进行主要综述,以期能够深入而全面地理解细胞的氧化还原调控及其影响。