蓝藻挥发物α-紫罗酮诱导莱茵衣藻细胞程序性死亡

【目的】蓝藻挥发性有机化合物(VOCs)对其他藻类的化感作用可促进蓝藻成为富营养化水体优势种群,本研究旨在以VOCs主要成分α-紫罗酮为例揭示其化感致死机制。【方法】采用α-紫罗酮处理莱茵衣藻,测定藻细胞生长以及致死浓度下藻细胞光合性能、caspase-likes活性和DNA ladders。【结果】采用0.05和0.1mmol/Lα-紫罗酮处理24h后,莱茵衣藻细胞生长均受到明显抑制,其中0.1 mmol/L处理时部分藻细胞发生死亡,死亡率为38.3%。采用0.2 mmol/Lα-紫罗酮处理时,藻细胞全部死亡,同时光合色素逐渐降解、Fv/Fm逐渐降低并消失,这表明藻细胞死亡并非坏死。在藻细胞死亡过程中,caspase-9-like和caspase-3-like活性明显增强;DNA在处理1h时出现ladders,并逐渐降解为100–250 bp片段。【结论】这表明蓝藻VOCs可通过诱导细胞程序性死亡以发挥化感作用。     

损伤冷蒿挥发性有机化合物(VOCs)成分分析及其对牧草根系生长发育的影响

采用GC-MS测定损伤冷蒿VOCs的主要成分,并通过生物测定的方法研究损伤冷蒿VOCs对牧草幼苗根系生长发育的影响。结果表明:损伤冷蒿释放30种VOCs,包含萜烯类、醇类、酯类、醛类和酮类等5类化合物,其中相对含量高于1%的化合物共占VOCs总量的97.37%,桉树脑含量最高(22.43%)。损伤冷蒿释放的VOCs极显著(P0.01)的抑制草木樨、苏丹草、披碱草和冰草幼根的伸长,以及苏丹草侧根与冰草须根的发育,抑制率分别为51.55%、55.34%、37.57%、48.68%、93.04%和25.00%;同时也极显著抑制4种牧草幼根生物量的积累(P0.01)。损伤冷蒿VOCs影响牧草根部中柱组织结构的分化,使草木樨中柱内木质部、韧皮部与形成层不能正常分化;苏丹草、披碱草和冰草的凯氏带发育不完整。由此可见,损伤冷蒿VOCs对牧草根系生长发育具有明显的抑制作用。     

不同培养条件下莱茵衣藻细胞中SGAT酶活性的变化

利用模式单细胞植物莱茵衣藻,研究不同培养条件下细胞中丝氨酸：乙醛酸氨基转移酶活性的变化情况。结果表明：莱茵衣藻SGAT酶活性的最适pH介于5￣7之间,当pH高于7以后,酶活性逐渐下降;随着细胞密度增加,SGAT酶活性降低;光强可显著影响SGAT酶活性,在一定光强范围内,随着光照强度的增加,酶活性增强;乙酸作为莱茵衣藻的唯一异养碳源也会影响SGAT酶活性,两者间呈正相关;提高氧浓度,显著地提高了细胞内SGAT的酶活性;当二氧化碳浓度增加时,细胞内SGAT的酶活性也略有升高;40℃高温和15℃低温处理后,SGAT酶活性均降低。此外,提高氧浓度时细胞内Gly含量增加,Ser含量减少,Gly/Ser的比值从0.79提高到1.49。     

冷蒿挥发性有机化合物主要成分分析及其地上部分结构研究

冷蒿(Artemisia frigida)挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)具有特殊气味,在植物受损伤时,此气味会更加浓烈。该文通过对未损伤与损伤冷蒿VOCs成分分析、地上部分结构观察,初步揭示了冷蒿VOCs释放与结构之间的关系。结果表明,未损伤冷蒿VOCs主要含有22种化合物,其主要成分是莰烯(14.27%)、(E)-乙酸-3-己烯酯(10.85%)、对-伞花烃(9.05%)、桉树脑(39.80%)、α-萜品醇(10.04%)、β-萜品醇(2.48%)、樟脑(5.66%)和(R)-(–)-对薄荷-1-烯-4-醇(3.84%)。损伤较未损伤冷蒿VOCs增加了12种物质,其中相对含量大于1%的化合物分别为顺-3-己烯醛(1.15%)、2-己烯醛(1.34%)、顺-牻牛儿醇(2.66%)、冰片(4.47%)、(1R,4R)(+)-对-薄荷-2,8-二烯(9.15%)、乙酸冰片酯(1.37%)和4(14),11-桉叶双烯(1.30%)。冷蒿叶片中栅栏组织发达,叶柄内具有2–3处栅栏组织,并且栅栏组织中都具有发达的气室,同时气室与气孔相连。因此,损伤较未损伤冷蒿VOCs种类和浓度增多的原因可能为:冷蒿VOCs合成后大量储存于气室中,当叶片损伤时,VOCs大量释放出来,同时合成释放一些新的VOCs,致使损伤冷蒿VOCs种类和浓度增加。     

植物间挥发物信号的研究进展

植物VOCs信号是植物间进行信息交流的“语言”, 可由多种生物和非生物因素诱导产生。非寄生植物释放的VOCs信号可影响其所在群落中其它植物的种子萌发与幼苗生长; 而寄主植物释放的VOCs信号却是诱导寄生植物种子萌发和幼苗生长的信号物质。VOCs作为植物间的伤害信息可以诱导临近的同种或异种植物做好防御准备, 从而通过主动或间接防御以减少外界的伤害。植物间通过VOCs信号进行信息交流, 从而实现其繁衍与防御。该文通过对VOCs信号的种类、诱导产生因素、传递及作用进行综述, 以期对VOCs信号的研究有所帮助。     

四种牧草植物替代控制对黄顶菊入侵土壤细菌多样性的影响

 土壤微生物群落与植物的生长发育密切相关, 入侵植物可以改变入侵地土壤微生物类群, 使土壤理化性质发生变化, 从而促进其入侵过程。该文通过比较高丹草(Sorghum bicolor × S. sudanense)、向日葵(Helianthus annuus)、紫花苜蓿(Medicago sativa)和多年生黑麦草(Lolium perenne)4种替代植物与黄顶菊(Flaveria bidentis)混合种植(以下简称混种)后不同时期的土壤细菌多样性的变化, 揭示土壤细菌群落对黄顶菊入侵及替代管理措施的响应规律。结果表明, 单独种植(以下简称单种) 黄顶菊的土壤细菌多样性下降, 并且在整个生长期多样性指数多数情况下低于高丹草、向日葵、紫花苜蓿和多年生黑麦草单种或与黄顶菊混种的土壤。当4种替代植物与黄顶菊混种后, 土壤细菌16S rRNA的变性梯度凝胶电泳(DGGE)图谱与它们分别种植时存在明显差异, 且不同生长期各个混种土壤都有特征细菌群落。4种替代植物单种或与黄顶菊混种的土壤细菌Shannon多样性指数变化规律与植物生长发育趋势相同, 7月份达到高峰, 8月份开始降低。总之, 黄顶菊入侵降低了土壤细菌群落多样性, 4种替代植物与黄顶菊混种后, 又可提高土壤细菌群落多样性, 这种变化对黄顶菊成功入侵和替代防控具有重要作用。     

藻类挥发性有机化合物研究进展

在水域生态系统中, 藻类释放的挥发性有机化合物(VOCs)种类众多, 主要有萜烯类、醛类、醇类、酯类、酮类、脂肪族烃、芳香族、硫化物和卤化物。这些VOCs通过不同的次生代谢途径形成, 可为多种环境因素所诱导产生。在逆境胁迫下, VOCs具有提高藻细胞抗逆性的作用。当VOCs释放到水体中后, 可为同种藻细胞传递胁迫信息, 使感受细胞做好防御准备。对于异种藻细胞, VOCs通过化感作用抑制其生长, 从而保证VOCs释放者的竞争优势。此外, VOCs还可驱避捕食者, 保护藻细胞免受伤害。未被感受者利用的VOCs经挥发进入大气层后, 会参与水域上空二次有机气溶胶的形成。通过对藻类VOCs的种类、形成途径、诱导释放因素及其生态作用进行综述, 以期对藻类VOCs的研究有所帮助。     

迷迭香对干旱胁迫的生理响应及其诱导挥发性有机化合物的释放

为探讨干旱胁迫对迷迭香(Rosmarinus officinalis)生理生化特性及挥发性有机化合物(VOC)释放规律的影响, 该文采用盆栽称重控水法研究了轻度(LD)、中度(MD)和重度(SD)干旱胁迫对迷迭香二年生实生苗叶片细胞膜透性、可溶性糖、可溶性蛋白质和丙二醛(MDA)含量以及脂氧合酶和抗氧化保护酶活性的影响, 并采用热脱附/气相色谱/质谱联用技术对不同干旱胁迫下迷迭香释放的挥发性有机化合物成分进行了分析。结果表明: 干旱胁迫对迷迭香叶片可溶性糖和可溶性蛋白质含量有明显的影响, MD和SD处理12天时其含量极显著地增加(p < 0.01), 与对照相比可溶性糖分别增加了51.5%和87.4%, 可溶性蛋白质含量分别增加了0.82和1.40倍。在MD和SD胁迫下, 超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶对干旱胁迫的响应存在一定差异, 表现为相互协调的作用。随着干旱胁迫时间的延长, 迷迭香体内MDA含量极显著地增加(p < 0.01), 细胞膜损伤率显著增加。分析显示, 迷迭香释放的VOC主要是萜烯类化合物, 占总量的46.0%以上; 随着干旱胁迫增强, 迷迭香释放的VOCs总量减少, 种类增多; LD、MD和SD胁迫处理萜烯类化合物相对含量与对照相比分别增加了14.4%、17.0%和23.7%; 干旱胁迫还明显诱导绿叶挥发物(green leaf volatiles)和醛类化合物的释放, 诱导产生了2-己烯醛、叶醇、山梨醛和癸醛4种新组分。研究表明: 干旱胁迫条件下, 迷迭香能够通过调节保护酶活性、渗透调节物质含量和释放VOCs来提高抗旱性。     

模拟酸雨对毛竹叶片抗氧化酶活性及释放绿叶挥发物的影响

为了探讨酸雨胁迫与毛竹(Phyllostachys pubescens)绿叶挥发物(green leaf volatiles,GLVs)释放规律以及抗氧化酶活性的关系,通过盆栽试验,采用不同pH值(5.6、4.0、2.5)的模拟酸雨对毛竹三年生实生苗进行处理,研究酸雨对毛竹叶片可溶性蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性的影响,并采用热脱附/气相色谱/质谱联用技术对毛竹释放的GLVs成分和含量进行分析。结果表明:酸雨胁迫下毛竹叶片MDA含量明显增加,pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天毛竹叶片MDA含量与对照相比增加了43.0%(p0.01);pH 4.0处理MDA含量增加缓慢,处理75天时MDA含量比对照增加了0.36倍(p0.01)。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天时,毛竹叶片可溶性蛋白质含量极显著增加,与对照相比分别增加了32.0%和65.0%(p0.01)。在酸雨胁迫下,毛竹叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的响应时间存在一定差异,表现为互相协调,pH 2.5模拟酸雨胁迫处理SOD活性和POD活性分别在45天和60天时达到最大值,分别为对照的1.67倍和1.31倍(p0.01),随后降低。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理,毛竹叶片GLVs含量比对照分别增加26.4%和132.9%(p0.01),新增GLVs为(E)-2-辛烯醛、2-乙基己醛、(E)-2-己烯醛和(E)-2-壬烯醛。研究表明:酸雨胁迫条件下,毛竹可以通过调节保护酶活性、可溶性蛋白质含量和释放GLVs来提高适应环境的能力。     

光呼吸途径中两种转氨酶的研究进展

植物丝氨酸：乙醛酸氨基转移酶（SGAT）与谷氨酸：乙醛酸氨基转移酶（GGAT）主要催乙醛酸的转氨反应,是光呼吸途径中的两种关键酶。此两种酶大都为二聚体,在高等植物体内主要位于过氧化物酶体内,而在真核藻类植物体内则位于线粒体内,对植物的生长发育与抗逆性具有重要影响。本文对SGAT与GGAT在植物光合作用、氨基酸代谢和抗逆性等方面的研究进展进行了综述,以期对SGAT与GGAT的研究有所帮助。