不同时期喷施NaHS对盐碱胁迫下裸燕麦H2S产生和活性氧代谢的影响

为了解气体信号硫化氢（H₂S）对盐碱胁迫下裸燕麦（Avena nuda）活性氧（ROS）代谢的调节效应,筛选和确定H₂S最佳的施用时期和适宜浓度。采用盆栽土培试验,研究了在裸燕麦不同时期（幼苗期、拔节期、抽穗期、开花期和灌浆期）喷施0、25、50、100、200、400 μmol·L^-1 H₂S供体硫氢化钠（NaHS）对3.0 g·kg^-1盐碱混合 （NaCl∶Na₂SO₄∶NaHCO₃∶Na₂CO₃摩尔比为12∶8∶9∶1）胁迫下裸燕麦叶片H₂S含量、H₂S生成关键酶L-半胱氨酸脱巯基酶（LCD）活性和ROS代谢相关物质含量和酶活性的影响。结果表明：喷施时期和NaHS浓度及其交互作用对盐碱胁迫下裸燕麦叶片中H₂S、超氧阴离子（）、过氧化氢（H₂O₂）、丙二醛（MDA）、抗坏血酸（AsA）和谷胱甘肽（GSH）含量及LCD、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）活性存在显著影响。与喷施0 μmol?L^-1 NaHS相比,喷施一定浓度NaHS能够提高H₂S、AsA、GSH含量和LCD、SOD、CAT、POD、APX和GR活性,减少、H₂O₂和MDA积累,但以上各指标最佳的喷施时期和NaHS浓度存在差异。隶属函数综合分析显示,在幼苗期和拔节期喷施25~200 μmol?L^-1 NaHS的综合评价值（D）最高,表明在幼苗—拔节期喷施25~200 μmol?L^-1 NaHS能更好提高ROS清除能力,从而缓解盐碱胁迫诱导ROS对裸燕麦的氧化伤害。     

胞质Ca2+参与外源H2S促进盐碱胁迫下裸燕麦种子萌发

硫化氢（Hydrogen sulfide,H₂S）是植物新型气体信号分子,钙离子（Calcium,Ca²⁺）为重要的第二信使,两者在植物逆境响应中分别发挥着重要作用。为明确胞质Ca²⁺在外源H₂S促进盐碱胁迫下作物种子萌发中的作用,以裸燕麦（Avena nude）为材料,采用培养皿培养,以混合盐碱（NaCl、Na₂SO₄、Na₂CO₃、NaHCO₃的摩尔比为12：8：1：9）模拟甘肃裸燕麦种植地盐碱环境,蒸馏水为对照,测定了胞外Ca²⁺螯合剂乙二醇-双-（2-氨基乙醚）四乙酸（EGTA）、质膜Ca²⁺通道阻断剂氯化镧（LaCl₃）、液泡Ca²⁺释放抑制剂钌红（RR）和内质网钙泵阻断剂毒胡萝卜素（Thaps）分别与H₂S供体硫氢化钠（NaHS）共处理下种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、平均发芽速率、胚根长和胚芽长7个发芽指标,利用隶属函数分析方法综合评价胞质Ca²⁺对H₂S缓解盐碱胁迫抑制种子萌发的影响。结果表明,随着盐碱胁迫浓度增大,裸燕麦种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数、平均发芽速率、胚根长和胚芽长显著下降。与对照相比,15~75 mmol·L^-1盐碱胁迫导致裸燕麦种子萌发的隶属函数综合评价值（D）显著降低,30 mmol·L^-1盐碱胁迫下D值下降了73.1%;100~1 000 μmol·L^-1 NaHS不同程度提高了裸燕麦种子萌发的D值,且100 μmol·L^-1 NaHS缓解30 mmol·L^-1盐碱胁迫下D值下降的作用最大;EGTA、LaCl₃和RR均显著逆转了100 μmol·L^-1 NaHS对30 mmol·L^-1盐碱胁迫下D值下降的缓解作用,而Thaps对NaHS的作用无显著影响。表明胞质Ca²⁺参与外源H₂S促进盐碱胁迫下裸燕麦种子萌发的信号传导过程,且胞质Ca²⁺主要来源于胞外Ca²⁺的内流和液泡中Ca²⁺的释放。     

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。     

盐碱胁迫下外源硫化氢对裸燕麦叶片氮代谢和产量构成因素的影响

为探讨外源信号硫化氢(H₂S)对盐碱胁迫下裸燕麦(Avena nuda)氮代谢的调控机制及产量构成因素的影响,采用盆栽土培试验,以‘定莜9号’品种为材料,设置盆土不添加盐碱和添加3.00 g·kg^-1盐碱(摩尔比NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃∶NaHCO₃=12∶8∶1∶9)与抽穗期喷水和喷50μmol·L^-1 H₂S供体硫氢化钠(NaHS)溶液,共4个处理。喷施3 d后分别在第7天和第14天取叶片检测氮代谢相关物质含量和关键酶活性,成熟期调查产量构成因素及产量。结果表明：(1)喷施后第7天,盐碱胁迫显著降低裸燕麦叶片氨态氮、硝态氮、可溶性蛋白质含量和蛋白酶、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)活性,对游离氨基酸含量和硝酸还原酶(NR)活性无显著影响;喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦叶片氨态氮、游离氨基酸...     

外源调环酸钙对盐碱胁迫下大豆幼苗生长及生理特性的影响

为明确外源调环酸钙(Pro-Ca)缓解大豆幼苗盐碱胁迫的机理,以大豆‘合丰50’为试验材料,研究在110 mmol·L^-1复合盐碱胁迫下,叶面喷施100 mg·L^-1 Pro-Ca对大豆幼苗生长、光合特性、抗氧化代谢、AsA-GSH循环以及渗透调节的影响。结果表明：盐碱胁迫显著抑制大豆幼苗生长,降低了净光合速率(P_n)、叶绿素、可溶性蛋白、可溶性糖、蔗糖和淀粉含量;增加了过氧化氢酶(CAT)活性以及脯氨酸、活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和电解质渗漏率积累;与盐碱处理相比,喷施Pro-Ca能够改善大豆幼苗地上部和根系生长,提高叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量,维持较高的P_n,促进蔗糖、果糖和淀粉的积累;显著上调叶片6种抗氧化酶(SOD、POD、CAT、GR、MDHAR和DHAR)活性、2种非酶抗氧化剂(AsA和GSH)水平和脯氨酸含量;而电解质渗漏率、O₂^-·产生速率以及MDA和H₂O₂含量显著降低...     

过氧化氢缓解裸燕麦幼苗低温胁迫的主成分和隶属函数分析

为探明信号分子过氧化氢（H₂O₂）提高裸燕麦幼苗耐冷性的作用,以‘定莜6号’沙培幼苗为材料,在3叶期喷施10 μmol·L^-1 H₂O₂ 12 h后于8℃/5℃（昼/夜）条件下低温胁迫,以喷蒸馏水（H₂O）为对照,分别在低温处理的0、1、2、3、4、5 d取幼苗叶片测定超氧阴离子（O₂^-·）、H₂O₂、丙二醛（MDA）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、抗坏血酸（AsA）、谷胱甘肽（GSH）、可溶性糖（SS）、脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白质（SP）和热稳定性蛋白质（HSP）13项与耐冷性有关的生理指标及低温处理5 d后植株株高和生物量增量,采用主成分和隶属函数分析综合评价H₂O₂对裸燕麦幼苗耐冷性的影响。结果表明,与对照相比,喷施H₂O₂显著提高了低温胁迫下裸燕麦幼苗株高和生物量增量,降低了裸燕麦幼苗叶片O₂^-·和MDA及低温胁迫2~5 d的H₂O₂含量,促进低温胁迫期间裸燕麦幼苗叶片SOD、CAT、POD和APX活性提高及AsA、GSH、SS、Pro、SP和HSP积累。主成分分析13项生理指标离差标准化数据,提取的前4个主成分累积方差贡献率达85.6%;隶属函数综合评价4个主成分得分值显示,喷施H₂O₂显著提高了低温胁迫0~5 d的综合评价值。表明喷施H₂O₂能够通过调控生理生化代谢提高裸燕麦幼苗的耐冷性。     

硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦叶片抗坏血酸-谷胱甘肽循环的调控效应

盐碱胁迫是植物遭受的常见非生物胁迫之一,气体信号硫化氢(H₂S)在植物响应盐碱胁迫中发挥着重要作用。为探讨H₂S对盐碱胁迫下裸燕麦抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环的调控效应,以品种‘定莜9号’为材料,研究了喷施H₂S供体硫氢化钠(NaHS)或H₂S合成抑制剂羟胺(HA)对盐碱混合胁迫下植株生长、叶片活性氧、膜脂过氧化和AsA-GSH循环中抗氧化物质和关键酶的影响。结果表明: 喷施50 μmol·L^-1 NaHS可缓解50 mmol·L^-1盐碱混合胁迫对裸燕麦生长的抑制,降低超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛、氧化型抗坏血酸(DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,提高AsA/DHA和GSH/GSSG,而对还原型抗坏血酸(AsA)含量无显著影响。喷施NaHS还提高了盐碱混合胁迫下裸燕麦叶片AsA合成关键酶L-半乳糖脱氢酶(GalDH)和L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)及AsA-GSH循环中单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)活性,降低了抗坏血酸过氧化物酶(APX)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性,而对抗坏血酸氧化酶(AO)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性的影响不大。增添HA后部分或完全解除了喷施NaHS的上述作用。这说明H₂S可通过促进AsA合成和增强MDHAR活性提高AsA-GSH循环效率,降低盐碱胁迫对裸燕麦的氧化伤害。     

胞外H2O2及NADPH氧化酶参与了铜胁迫对植物细胞死亡的诱导

以烟草悬浮细胞BY-2(Nicotiana tabacum L.cv.Bright Yellow-2)为材料,探讨了在铜离子胁迫下植物细胞死亡发生过程中胞外H₂O₂及NADPH氧化酶所扮演的角色。实验结果表明,随着外源CuCl₂浓度的上升(从0~700 μmol·L^-1),细胞死亡水平不断上升,且胞外H₂O₂的水平也不断增加。在300 μmol·L^-1的CuCl₂诱导细胞死亡的过程中,加入H₂O₂清除剂N-N-二甲基硫脲(DMTU)降低了胞外CuCl₂胁迫下H₂O₂含量增加的同时也降低了细胞死亡水平的上升,这一观察表明了铜离子胁迫所导致的细胞死亡的发生和胞外H₂O₂的增加有关。进一步的研究表明,300 μmol·L^-1 CuCl₂的胁迫导致了NADPH氧化酶活性的显著性上升,而加入NADPH氧化酶的抑制剂（二亚苯基碘,DPI,)则降低了CuCl₂胁迫所导致的细胞死亡和胞外H₂O₂含量的上升。上述结果表明,胞外H₂O₂和NADPH氧化酶参与了CuCl₂对植物细胞死亡的诱导作用。     

盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohC、RbohF基因表达的影响

以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H₂O₂清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因表达的影响.结果表明: 盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H₂O₂积累量上升,O₂^-·积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohC、RbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O₂^-·积累、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H₂O₂积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H₂O₂积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H₂O₂参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohC、RbohF基因表达的调控.     

褪黑素对盐碱复合胁迫下黄瓜幼苗光合特性和渗透调节物质含量的影响

为明确外源褪黑素(MT)对黄瓜盐碱胁迫的缓解效应,以‘新春四号’黄瓜为试材,采用复合盐碱(NaCl∶Na₂SO₄∶Na₂CO₃∶NaHCO₃=1∶9∶1∶9)模拟胁迫,测定外源根施MT和盐碱胁迫下黄瓜叶片光合特性和渗透调节物质含量。结果表明: 与正常生长黄瓜幼苗相比,在40 mmol·L^-1盐碱胁迫下,外源施加10 μmol·L^-1 MT能够显著增加黄瓜幼苗叶片的叶绿素、可溶性糖和可溶性蛋白质含量,提高净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、光系统Ⅱ最大光化学效率、实际光化学效率、表观光合电子传递速率和光化学淬灭系数,而胞间CO₂浓度、非光化学淬灭系数、蔗糖、果糖、淀粉和脯氨酸含量减小了11.1%、13.8%、12.7%、27.5%、1.3%和32.8%,同时,碳同化关键酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶、果糖-1,6-二磷酸酯酶活性显著升高,且Rubisco亚基(CsrbcS和CsrbcL)、CsFBA、CsRCA、CsFBPase、CsTK的mRNA水平均下调表达。综上,外源MT能够提高盐碱胁迫下黄瓜幼苗的叶绿素、渗透调节物质含量、光合化学效率和碳同化关键酶活性,增强幼苗光合能力,减轻复合盐碱胁迫对植株的伤害。研究结果可为抗盐碱栽培提供理论依据。     

水杨酸诱发的丹参悬浮培养细胞内H2O2迸发与其培养基碱化的关系

水杨酸(salicylic acid,SA)处理可诱导丹参悬浮培养细胞内H2O2产生及其培养基碱化。利用NADPH氧化酶抑制剂咪唑(imidazole,IMD)、H2O2淬灭剂二甲基硫脲(dimethylthiourea,DMTU)、质膜H+-ATPase抑制剂钒酸钠(Na3VO4)及激活剂壳梭孢菌素(fusicoccin,FC)处理丹参悬浮培养细胞,探讨SA诱导的H2O2迸发与培养基碱化之间的关系。结果表明,H2O2可促发培养基碱化,IMD和DMTU抑制SA诱发的培养基碱化,说明H2O2参与SA诱发的培养基碱化过程;SA抑制质膜H+-ATPase活性,Na3VO4引发培养基碱化并使H2O2迸发时间提前,FC处理逆转了SA诱导的培养基碱化及H2O2迸发,说明质膜H+-ATPase调控培养基pH值变化,培养基碱化促进了H2O2产生。因此,丹参悬浮培养细胞内H2O2水平与其培养基碱化程度之间相互关联、共同作用,协同响应SA的诱导。     

外源硫化氢对盐碱胁迫下裸燕麦叶片有机酸和激素含量的影响

为探讨外源硫化氢（H₂S）对盐碱胁迫下植物有机酸和激素水平的调控效应,以裸燕麦（Avena nuda）为材料,研究喷施50 μmol·L^-1 H₂S供体硫氢化钠（NaHS）溶液对3.00 g·kg^-1盐碱胁迫下叶片有机酸、激素含量和产量性状的影响。结果表明：盐碱胁迫显著提高了琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、葡萄糖醛酸和总有机酸含量,显著降低了焦谷氨酸、茉莉酸-异亮氨酸（JA-Ile）、反式-玉米素（tZ）和N⁶-（Δ²-异戊烯）腺嘌呤（iP）含量。喷施NaHS溶液显著提高盐碱胁迫下裸燕麦叶片中3-羟基-3-甲基谷氨酸、吲哚乙酸（IAA）、赤霉素A₇（GA₇）、茉莉酸甲酯（MJA）、iP含量和IAA/ABA比值,显著降低葡萄糖醛酸、赤霉素A₃（GA₃）、赤霉素A₄（GA₄）、总赤霉素（GA_S）、1-氨基环丙烷羧酸（ACC）含量和ACC/ABA比值,而对琥珀酸、丁烯二酸、苹果酸、柠檬酸、丙二酸、泛酸、烟酸、焦谷氨酸、辛二酸、苯丙酮酸、总有机酸、赤霉素A₁（GA₁）、茉莉酸（JA）、JA-Ile、脱落酸（ABA）、tZ、反式-玉米素核苷（tZR）、N⁶-（Δ²-异戊烯基）腺苷（iPA）、总茉莉酸类（JAs）、细胞分裂素（CTK）含量、GAs/ABA、JAs/ABA、CTK/ABA比值无显著影响。主成分分析表明,喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦叶片中有机酸3-羟基-3-甲基谷氨酸和激素MJA、GA₇、tZ、IAA含量分别显著上调14.31%和41.83%、50.00%、22.97%、13.02%;而有机酸烟酸、葡萄糖醛酸和激素GA₄、ACC、tZR、GA₃含量分别显著下调16.00%、23.87%和73.53%、32.72%、50.00%、33.91%。另外,喷施NaHS溶液使盐碱胁迫下裸燕麦千粒质量下降了5.91%,而穗数量、穗铃数量、穗粒数量和籽粒产量分别提高了2.19%、9.70%、61.60%和52.83%。表明外源H₂S参与盐碱胁迫下裸燕麦有机酸和激素水平的调控,能够增强裸燕麦适应盐碱胁迫的能力。     

羧基化多壁碳纳米管、混合盐及其复合胁迫对水稻幼苗生理特性的影响

将水稻（Oryza sativa L.）幼苗悬浮培养于含有羧基化多壁碳纳米管MWCNTs-COOH（0、2.5、5.0、10.0 mg/L）、50 mmol/L混合盐（1NaCl：9Na₂SO₄：9NaHCO₃：1Na₂CO₃）,以及MWCNTs-COOH+混合盐的复合溶液中,10 d后检测叶片生理生化指标变化,研究MWCNTs-COOH复合盐碱胁迫对水稻幼苗的毒性及生态风险。结果显示,与对照组相比,MWCNTs-COOH单一组诱导下水稻叶片O₂^·-和H₂O₂的产生不明显,而混合盐组和混合盐+MWCNTs-COOH复合组均诱导了O₂^·-和H₂O₂产物的大量累积。MWCNTs-COOH与混合盐复合后,加剧了O₂^·-和H₂O₂的累积,并有明显的浓度效应。活性氧（ROS）作为信号分子在一定程度上诱导了各处理组部分抗氧化酶（SOD、CAT、POD、APX）活性的升高;与混合盐组相比,低浓度混合盐+MWCNTs-COOH复合组中叶绿素a和胡萝卜素含量呈一定程度的升高;MWCNTs-COOH与混合盐复合后,抑制了叶片中可溶性糖（SS）和脯氨酸（Pro）的合成,致使相对电导率（REC）和丙二醛（MDA）含量显著升高。上述抗氧化酶活性及叶绿素a和胡萝卜素含量的升高对缓解水稻叶片氧化损伤、维持正常的光合电子传递及对过剩光能的热耗散是有益的,是水稻幼苗重要的防御机制。本研究表明MWCNTs-COOH单一处理在一定程度上诱导了水稻叶片的氧化胁迫和应激响应,与混合盐复合后加剧了叶片的氧化胁迫和应激损伤。     

盐及干旱胁迫对油菜抗氧化系统和RbohC、RbohF基因表达的影响

以白菜型油菜‘陇油6号’和‘天油2号’为试验材料,经MAPK抑制剂U0126、H_2O_2清除剂DMTU、NADPH氧化酶抑制剂DPI和IMD预处理后再分别进行盐胁迫、PEG-6000模拟干旱胁迫,研究其对两种油菜幼苗活性氧、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因表达的影响.结果表明:盐胁迫和PEG-6000模拟干旱胁迫下,两种白菜型油菜中H_2O_2积累量上升,O_2^-·积累量下降,抗氧化酶(超氧化物歧化酶SOD、过氧化氢酶CAT、抗坏血酸过氧化物酶APX和谷胱甘肽还原酶GR)活性和RbohC、RbohF基因表达均升高.与单独胁迫处理相比,两种油菜O_2^-·积累、抗氧化酶活性和RbohC、RbohF基因的表达量均明显降低,经DMTU、DPI和IMD预处理后再分别进行盐和干旱胁迫,H_2O_2积累量下降,但U0126预处理后再进行胁迫处理,H_2O_2积累量上升.说明NADPH氧化酶、MAP激酶级联途径、H_2O_2参与了盐、干旱胁迫下活性氧产生、抗氧化酶活性变化和RbohC、RbohF基因表达的调控.