钙荧光探剂的研究及其在生命科学中的应用

钙荧光探剂测量活细胞胞浆游离Ｃａ２＋浓度的方法在钙研究中已成为一种越来越重要的技术。特别是由于新的一代荧光探剂的合成和激光共聚焦显微镜的发展,使其应用更加广泛。由于国内使用这种技术的实验室逐渐增多,本文将系统介绍钙荧光探剂的发展、测量原理和方法、新的常用钙荧光探剂的比较及其在生命科学中的应用。     

一种研究和鉴别悬浮培养红豆杉细胞凋亡与坏死的新方法

将在动物细胞凋亡研究中应用的Hoechst-PI双重荧光染色法与琥珀酸脱氢酶(SDH)染色法相结合,建立了一种更加完善的、能同时鉴别和研究悬浮培养的植物细胞凋亡及坏死的新方法——Hoechst-PI-SDH三重染色法(H-P-S法)。该方法可直接用于红豆杉悬浮培养细胞,无需对细胞进行去壁、固定及切片等其它方法所必需的步骤,在荧光显微镜下可鉴别活细胞、死细胞及凋亡细胞,并可同时观测细胞凋亡的全部过程。该方法简单、快速、准确,而且克服了因细胞膜通透性差异引起的对死、活细胞判断的困难,可在植物细胞凋亡的研究中广泛应用。     

通过快速荧光动力学曲线探测白黄瓜光系统Ⅱ的热激胁迫效应

以耐热性较强的短粗型白黄瓜和长棒型白黄瓜为试材,并以耐热性较差的‘新泰密刺'和耐热性较强的‘津春4号'为对照品种,经热激胁迫后采用植物效率仪PEA测试,进行光系统Ⅱ(PSⅡ)快速叶绿素荧光诱导动力学分析(JIP-test)及其热稳定性的热力学分析.随着热激胁迫温度的升高(在30～57 ℃下5 min),表现为PSⅡ的最大光化学效率Fv/Fm、单位面积的光合机构含有的反应中心数目RC/CSo、放氧复合体活性ρk呈"S"型下降趋势;单位反应中心以热能形式耗散的能量DIo/RC呈"S"型上升趋势.综合分析反映出热激胁迫下PSⅡ反应中心的可逆失活、放氧复合体(OEC)的钝化和热耗散的三重机制在保护PSⅡ防止光抑制中起到重要作用.热激胁迫温度超过30 ℃时ρk就开始下降;超过40 ℃时RC/CSo开始下降;超过44 ℃以上,PSⅡ热耗散能力DIo/RC才表现出增加;超过51℃时,会加重耐热性较差的新泰密刺品种PSⅡ热耗散机构对PSⅡ保护的负担.通过标准状态变性自由能变ΔGD计算的变性中点温度Tm表明,PSⅡ蛋白复合体的热稳定性优于PSⅡ反应中心复合体热的稳定性和放氧复合体(OEC)的热稳定性.对于Fv/Fm、RC/CSo、和ρk的Tm均呈现出津春4号耐热性较强,新泰密刺耐热性较差,长棒型白黄瓜和短粗型白黄瓜耐热性居中.     

不同天气类型下UV-B辐射对高山植物美丽风毛菊叶片PSII光化学效率的影响分析

以中国科学院海北高寒草甸试验站地区的美丽风毛菊(Saussurea superba)为材料, 通过短期滤除自然光谱中紫外线B (UV-B)辐射成分的途径, 研究了UV-B辐射对叶片光系统II (PSII)光化学效率的影响。不同天气的归纳分析表明, 随可见光辐射的降低, 暗适应3 min的PSII最大光化学量子效率(F_(v)/F_(m))显著升高; 与此同时PSII实际光化学量子效率(Φ_PSII)和光化学猝灭系数(q_P)也显著升高, 非光化学猝灭系数(NPQ)则显著降低。滤除UV-B辐射后, 3种典型天气类型下的F_(v)/F_(m)均略有升高趋势; 且Φ_PSII和q_P增加, 而NPQ略有降低趋势。量子效率的相对限制(L_(PFD))和PSII反应中心开放程度(q_L)的进一步分析表明, UV-B辐射能显著影响辅酶A还原状态, 对高山植物美丽风毛菊的光合机构具有负影响。综上可知, 自然光中的可见光辐射是影响PSII激发能捕获效率的重要因素, PSII反应中心的光化学效率和非光化学能量耗散主要受光和有效辐射的影响; 滤除UV-B成分能减缓PSII反应中心的光抑制程度。     

遮荫对东北地区四种可食用蕨类植物生长和光合特征的影响

以东北4种蕨类植物——荚果蕨(Matteuccia struthiopteris(L.)Todaro)、猴腿蹄盖蕨(Athyrium multidentatum(Dol1.)Ching)、分株紫萁(Osmunda cinnamomea(L.)var.asiatica Fernald)和蕨(Pteridium aquilinum (L.) Kuhn var.latiusculum (Desy.) Underw.ex Heller)为研究材料,分析在35%、13%和8%全光照处理下4种蕨类植物的生长和光合特征.结果发现:随着遮荫程度的增加,4种蕨类植物的株高减小,比叶面积增加,叶片含水量增加.4种蕨类植物的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率随着遮荫程度的增加而降低,胞间CO2浓度呈上升趋势.在3种遮荫处理下4种蕨类植物的PSⅡ最大光化学效率在0.7~0.8;非光化学猝灭系数随着遮荫程度的增加而降低.4种蕨类植物的叶绿素含量,尤其是叶绿素b含量随着遮荫程度的增加而上升,但在8%全光照下蕨的叶绿素含量呈下降趋势.相比其他蕨类植物而言,蕨具有较高的比叶面积、净光合速率和量子产率,相对较低的非光化学猝灭系数和叶绿素a./b.结果表明,4种蕨类植物最适合在35%全光照下生长,虽然对较低光照条件具有一定的适应性,但生长受到一定的抑制;4种蕨类植物中,蕨具有较强的耐荫性.本研究为东北地区4种可食用蕨类植物的栽培管理及利用提供科学依据.     

实时荧光定量PCR及RT-PCR与常规PCR及RT-PCR检测对虾病毒效果的比较

常规PCR及RT-PCR已用于对虾DNA及RNA病毒检测,但存在费时、灵敏度较低、不能定量等问题。建立了TaqMan实时荧光定量PCR及RT-PCR方法,分别用于检测白斑综合症病毒(WSSV)、传染性皮下及造血组织坏死病毒(IHHNV)及桃拉综合征病毒(TSV)、黄头病毒(YHV)4种对虾病毒。与常规PCR及RT-PCR比较,所建立的TaqMan实时荧光定量PCR及RT-PCR检测上述4种对虾病毒不仅有很高的特异性,检测灵敏度也提高了10～100倍,同时还具有快速、简便、不污染环境、重复性好、实时定量等优点,可明显提高对虾病毒检验检疫工作质量及效率。     

激光感生NADH荧光研究生物体的新陈代谢

我们用激光荧光术对与生物体新陈代谢有密切联系的NADH分子进行了研究,测量了溶液的浓度、pH值和温度对NADH荧光光谱的影响,并对小白鼠的心脏和人工培养的心肌细胞中注入药物后的新陈代谢进行了测量.     

荧光物示踪法测定重复施药胁迫下食虫沟瘤蛛的摄食量动态

定量评价农药对天敌的影响是IPM研究的重要内容之一,由于对天敌的捕食量缺乏有效的定量测量方法,农药对天敌摄食功能影响仍处于定性水平的研究,误差基数较大。本文采用一种定量的测定方法——荧光物示踪法,以稀土元素铕作为荧光示踪物质,定量地测定了食虫沟瘤蛛在重复接受噻嗪酮喷施后,其存活个体在药后13天内摄食量的变化趋势,且把药后食虫沟瘤蛛的死亡率加以考虑,计算药后整个试验食虫沟瘤蛛群体的摄食量变化。结果表明：任何浓度任何一次施药后2天左右食虫沟瘤蛛存活个体的捕食量均急剧下降;药物浓度较低时,第1次施药对食虫沟瘤蛛的影响最大;药物浓度较高时,食虫沟瘤蛛存活个体药后摄食量恢复周期较长。药后一段时间内整个食虫沟瘤蛛种群的摄食率相当低下,高浓度农药处理的食虫沟瘤蛛组3次施药后13天内的平均种群摄食率只有正常状况下的1/4左右（24.44%）,推荐浓度及低于推荐浓度的食虫沟瘤蛛种群摄食率也仅为对照组的1/3左右（38.69%,36.52%）。因此在对水稻虫害防治时,应当尽可能地避免使用化学农药,充分发挥天敌对害虫数量的调控作用;当害虫数量超过经济阈值而必须施药时,也应当掌握农药用药剂量和次数的尺度,以利于食虫沟瘤蛛等稻田天敌的生理恢复和群落重建。     

铁皮石斛DoSMT2基因的克隆与表达分析

为了解SMT2基因在铁皮石斛（Dendrobium officinale）甾醇代谢过程中的作用,利用RACE技术克隆到1个DoSMT2基因,开放阅读框为1 089 bp,编码362个氨基酸,DoSMT2相对分子量为40.345 kD,理论等电点为8.13,属于稳定的亲水性蛋白。经BLAST P检索,DoSMT2蛋白属于AdoMet-MTases超级家族,含有4个S-腺苷蛋氨酸结合位点、1个甲基转移酶保守结构域和1个甾醇甲基转移酶C末端保守结构域。系统进化分析表明,DoSMT2与深圳拟兰（Apostasia shenzhenica）的SMT2亲缘关系最近,确定其属于SMT2家族。qRT-PCR分析结果表明,DoSMT2基因在茎和叶都能表达,10月份的表达量最高,叶片的表达量显著高于茎,推断叶片的甾醇代谢比茎活跃。构建了pET-29a-DoSMT2原核表达载体,并转化大肠杆菌BL21（DE3）,IPTG诱导表达出预期大小的蛋白。这为铁皮石斛DoSMT2的甲基化机制及甾醇化合物代谢研究奠定基础。     

荧光定量PCR检测干旱胁迫下长春花Crlea基因的相对表达

首次从长春花中克隆了Crlea（Crlea for Catharanthus roseus late embryogenesis abundant）的全长基因,采用荧光定量PCR方法对干旱胁迫下长春花叶片和根部Crlea基因的表达模式进行监测,结果表明,在0.5～8 h的胁迫时间中,叶片和根部的Crlea基因表现出相似的积累模式。长春花Crlea基因的表达随着胁迫时间的延长而表达增强。在叶片中,在6 h和8 h的干旱处理后,Crlea基因表达显著提高,分别是未处理材料的9.984和20.431倍。在根部, 在8 h的处理后,Crlea基因的表达量显著提高（2.831倍于对照)。初步结果表明Crlea基因的表达没有组织特异性,并且为干旱胁迫正调控。