热激锻炼对高温胁迫下菊花生理代谢的影响

以菊花(Chrysanthemum morifolium)品种'神马'的扦插苗为试验试材,在40℃下对其进行8 h的热激锻炼,然后在50℃下分别进行0、 1、 1.5、 2、 2.5、4 h不同时间的高温胁迫.通过对其相对电导率、丙二醛(MDA)、脯氨酸和可溶性蛋白质含量及过氧化物歧化酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定,研究了热激锻炼对菊花耐热性的影响.结果表明,热激锻炼的菊花叶片相对电导率比对照减小,MDA含量也比对照减小,而可溶性蛋白质和脯氨酸含量及POD和SOD活性比对照增加,说明热激锻炼在一定程度上提高了菊花幼苗的耐热性.     

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.     

外源亚精胺对高温下黄瓜幼苗叶片抗氧化系统的影响

以黄瓜热敏感品种‘长春密刺'和耐热品种‘津春4号'为试材,在人工气候箱内采用营养液栽培法研究了外源亚精胺(Spd)预处理对短期高温胁迫(42℃)下黄瓜幼苗叶片抗氧化系统的影响.结果显示:(1)随高温胁迫时间的延长,2个黄瓜品种幼苗叶片相对电导率升高、MDA含量增加,热敏感品种的膜脂过氧化程度大于耐热品种;高温胁迫4h,SOD活性降低,POD、CAT、APX活性升高,抗坏血酸(AsA)含量升高,类胡萝卜素(Car)含量降低,且随胁迫时间反映出耐热品种抗氧化系统的自我调节能力大于热敏感品种.(2)外源Spd预处理能有效抑制高温胁迫引起的膜脂过氧化伤害,增强SOD、POD、APX活性以及AsA和Car含量,增强植株抗氧化能力,且在热敏感品种上的应用效果优于耐热品种.研究表明,外源Spd预处理能有效提高黄瓜幼苗叶片处于高温胁迫时的抗氧化能力,对缓解高温胁迫有重要作用.     

外源褪黑素与钙离子互作对高温胁迫下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应

为了探明褪黑素(MT)和钙离子(Ca²⁺)在调控植物耐热性中是否存在互作关系,以黄瓜幼苗为试材,分析了内源MT和Ca²⁺对高温胁迫的响应;并通过叶面喷施100 μmol·L^-1 MT、10 mmol·L^-1 CaCl₂、3 mmol·L^-1乙二醇二乙醚二胺四乙酸(EGTA,Ca²⁺螯合剂)+100 μmol·L^-1 MT、0.05 mmol·L^-1氯丙嗪(钙调素拮抗剂,CPZ)+100 μmol·L^-1 MT、100 μmol·L^-1氯苯丙氨酸(p-CPA,MT合成抑制剂)+10 mmol·L^-1 CaCl₂和去离子水(H₂O),研究高温下(42/32 ℃)外源MT和Ca²⁺对黄瓜幼苗活性氧积累、抗氧化系统及热激转录因子(HSF)和热激蛋白(HSPs)等的影响。结果表明: 黄瓜幼苗内源MT和Ca²⁺均受高温胁迫诱导;外源MT可上调常温下钙调素蛋白(CaM)、钙依赖蛋白激酶(CDPK5)、钙调磷酸酶B类蛋白(CBL3)、CBL结合蛋白激酶(CIPK2)mRNA表达;CaCl₂处理的MT合成关键基因色氨酸脱羧酶(TDC)、5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAT)和N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶(ASMT)水平也显著升高,MT含量快速增加。MT和CaCl₂可显著增强高温下黄瓜的抗氧化能力,减少活性氧(ROS)积累,同时上调HSF7、HSP70.1和HSP70.11 mRNA表达,从而减轻高温胁迫引起的过氧化伤害,植株热害症状明显减轻,热害指数和电解质渗漏率显著降低。加入EGTA和CPZ后,MT对黄瓜幼苗抗氧化能力和热激蛋白表达的促进效应明显减弱,Ca²⁺对高温下黄瓜幼苗过氧化伤害的缓解效应也被p-CPA逆转。可见,MT和Ca²⁺均可诱导黄瓜幼苗的耐热性,二者在热胁迫信号转导过程中存在互作关系。     

不结球白菜热激蛋白基因克隆及表达

从不结球白菜'暑绿'中克隆到一个受热激诱导的小分子量热激蛋白(sHSP)基因,命名为BcHSP(DDBJ登录号为AB367955),该基因核苷酸序列全长722 bp,编码157个氨基酸,与芜菁、芥蓝、拟南芥等有90%以上的相似性.实时定量检测表明,不结球白菜BcHSP转录表达受热激诱导,以叶片中表达量最高,BcHSP在不结球白菜叶片中表达特征说明它可能与植物叶片的耐热性关系更为密切.     

钙-钙调素与小麦苗中热激蛋白的诱导

在 34℃热激条件下 ,种子经钙预处理的小麦苗中的钙调素含量随着热激时间的延长而增加 ,热激 90min时达最大值 ,而种子用钙离子螯合剂EGTA预处理的小麦苗中钙调素含量无明显增加。种子用EGTA及钙调素拮抗剂CPZ和TFP预处理的小麦幼苗在 34℃热激时 ,热激蛋白的合成量减少。 4d的小麦幼苗在34℃或 37℃热激条件下 ,能诱导耐热性的获得 ,分别用EGTA、钙离子通道阻断剂易博定、钙调素拮抗剂TFP或CPZ预处理种子后 ,所得幼苗热诱导的耐热性的提高程度有所下降     

热激诱导的玉米幼苗耐热性及其与脯氨酸的关系

研究了热激对玉米幼苗耐热性的效应及其与脯氨酸的关系。结果表明,培养2.5 d的玉米幼苗经过42℃热激4 h并于26.5℃下恢复4 h后,提高了玉米幼苗在48℃下的存活率,并且热激及其后的恢复过程中都表现出脯氨酸的积累。不同浓度的外源脯氨酸预处理也可提高玉米幼苗内源脯氨酸的水平和抗氧化酶抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(GPX)的活性,从而提高玉米幼苗在高温胁迫下的存活率。这些结果暗示热激过程中脯氨酸的积累所诱发的抗氧化酶活性的增强可能是热激诱导的玉米幼苗耐热性形成的生理基础之一。     

嗜热古菌S.solfataricus小热激蛋白基因的克隆及表达

目的:从嗜热古菌Sulfolobus solfataricus中克隆一种新的小热激蛋白SsHsp14.1的基因,并研究其表达和生物活性。方法:用PCR技术以S.solfataricus基因组为模板扩增得到目的基因序列片段,并将其克隆到pET-28a(+)中,转化到E coli BL21(DE3)中经IPTG诱导表达,纯化后对产物进行生物活性测定。结果:从菌株S.solfataricus中克隆出目的基因,该基因的编码框由375个碱基组成,编码的蛋白质由124个氨基酸组成。含该质粒的大肠杆菌经诱导表达了一个与预期理论值相符的约14kDa的蛋白,利用亲和层析和凝胶柱分离纯化了重组蛋白。试验证明纯化后的重组SsHsp14.1具有分子伴侣活性,重组蛋白在体内表达时能提高E.coli细胞的耐热性。结论:成功克隆SsHsp14.1基因并表达出蛋白,并明确了其分子伴侣活性,为该热激蛋白的研究和应用奠定基础。     

低温弱光对黄瓜幼苗Rubisco与Rubisco活化酶的影响

以‘津优3号'黄瓜幼苗为试材,研究弱光(100 μmol·m-2·s-1)下适温(WL:25℃/18℃)、亚适温(ST+WL:18℃/12℃)和低温(LT+WL:10℃/5℃)对黄瓜幼苗光合速率(Pn)、核酮糖-1,5-二磷酸羧化/加氧酶(Rubisco)、Rubisco活化酶(RCA)活性及其基因表达量的影响.结果表明:与对照(25℃/18℃,400 μmol·m-2·s-1)相比,WL、ST+WL和LT+WL处理的单株叶面积和干物质量均明显减小.处理初期,Pn、Rubisco活性及其大亚基基因(rbcL)、小亚基基因(rbcS)表达、RCA活性与基因(CsRCA)表达量大幅度降低,5～7 d后,WL处理趋于平稳,ST+WL处理缓慢回升,而LT+WL处理持续下降,表明黄瓜光合机构对适温弱光和亚适温弱光环境有逐步适应机制.Rubisco和RCA活性及其基因表达对低温弱光的响应与Pn基本一致,表明低温弱光下RCA和Rubisco活性及其基因表达量下降是黄瓜幼苗Pn降低的重要原因.