重金属Cu2+、Pb2+单因子及联合毒性对泥鳅卵细胞DNA的损伤效应

采用室内暴露试验方法, 研究了不同浓度Cu2+(0.01、0.10、0.25mg/L)、Pb2+(0.05、0.50、0.75mg/L)单因子染毒以及Cu2++Pb2+(0.01 mg/L+0.05mg/L、0.10 mg/L+0.50 mg/L、0.25 mg/L+0.75 mg/L)联合染毒对泥鳅卵细胞DNA的损伤效应, 并以SCGE技术进行检测。结果显示, Cu2+与Pb2+单因子染毒对泥鳅卵细胞DNA的损伤具有较为显著的剂量-效应与时间-效应关系(P0.05)。Cu2++Pb2+联合染毒, 在溶液暴露的0-5d表现为剂量-效应与时间-效应关系(P0.05); Cu2++Pb2+暴露5-10d 则表现出拮抗作用。研究结果显示, Cu2+、Pb2+ 单因子及联合染毒均造成泥鳅卵细胞DNA损伤, 具有基因毒性效应。       

镉诱导拟南芥幼苗DNA损伤

采用随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)标记技术,并结合幼苗的形态和生理指标,研究镉(Cd)胁迫对拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗基因组DNA损伤的影响.结果表明,不同浓度(0.25 ～5.0 mg·L-1)Cd处理24 d后,拟南芥幼苗根生长受到显著抑制,地上部分可溶性蛋白质含量呈先升高后降低的趋势,但对拟南芥幼苗叶片数、鲜重及叶绿素含量影响不大.选用12条寡核苷酸引物对拟南芥幼苗地上部分与根系基因组DNA进行PCR( polymerase chain reaction)扩增,发现处理组与对照组RAPD图谱之间存在明显差异,且与镉浓度之间存在剂量-效应关系.基因组模板的稳定性(genomic template stability,GTS)随着Cd浓度的增加而降低.3个处理组幼苗地上部分GTS分别为91％、89％和80％;相应根部GTS分别为71％、67％和60％.研究表明,利用RAPD技术获得的拟南芥DNA多态性变化可作为检测镉遗传毒性效应的生物标记物.比照其他几个指标,拟南芥幼苗根部RAPD谱带变化的敏感性更为优异,具有较好的应用前景.     

重金属诱导拟南芥原生质体DNA 损伤的单细胞凝胶电泳检测

以拟南芥原生质体为实验体系, 研究不同浓度的3种重金属离子对拟南芥原生质体的毒性和DNA损伤的差异。结果表明, 用1-5 mmol.L-1的Zn2+、Cd2+ 和Cu2+分别处理的拟南芥原生质体, 2 小时内活力逐渐下降, 并表现出明显的浓度依赖性;与相同浓度的Cd2+ 和Cu2+ 相比, Zn2+对拟南芥原生质体活力的影响程度较小, 表现出较低的毒性。单细胞凝胶电泳检测发现,用0.1-0.8 mmol .L-1的Zn2+、Cd2+ 和Cu2+ 分别处理拟南芥原生质体30 分钟, 以OTM值表示的原生质体DNA损伤量随重金属离子浓度的增加而递增; 相同浓度(0.5 mmol.L-1)的3种重金属离子相比, Zn2+对原生质体的遗传毒性明显低于Cu2+ 和Cd2+。综合原生质体活力和DNA损伤的单细胞凝胶电泳检测结果, 发现Zn2+对拟南芥原生质体的遗传毒性较低, 而Cd2+ 和Cu2+的遗传毒性较高。本研究建立的拟南芥原生质体实验体系, 结合运用单细胞凝胶电泳技术, 能够快速、灵敏地检测重金属对植物细胞的遗传毒性。     

重金属诱导拟南芥原生质体DNA损伤的单细胞凝胶电泳检测

以拟南芥原生质体为实验体系,研究不同浓度的3种重金属离子对拟南芥原生质体的毒性和DNA损伤的差异。结果表明,用1-5mmol·L^-1的Zn^2＋、Cd^2＋和Cu^2＋分别处理的拟南芥原生质体,2小时内活力逐渐下降,并表现出明显的浓度依赖性：与相同浓度的Cd^2＋和Cu^2＋相比,Zn^2＋对拟南芥原生质体活力的影响程度较小,表现出较低的毒性。单细胞凝胶电泳检测发现,用0．1-0．8mmol·L^-1的Zn^2＋、Cd^2＋和Cu^2＋分别处理拟南芥原生质体30分钟,以OTM值表示的原生质体DNA损伤量随重金属离子浓度的增加而递增：相同浓度（0．5mmol·L^-1）的3种重金属离子相比,Zn^2＋对原生质体的遗传毒性明显低于Cu^2＋和Cd^2＋。综合原生质体活力和DNA损伤的单细胞凝胶电泳检测结果,发现ZnO^2＋对拟南芥原生质体的遗传毒性较低,而CdO^2＋和Cu^2＋的遗传毒性较高。本研究建立的拟南芥原生质体实验体系,结合运用单细胞凝胶电泳技术,能够快速、灵敏地检测重金属对植物细胞的遗传毒性。     

Na+和Ca2+对拟南芥根原生质体质膜内向K+通道电流的影响

以拟南芥(Arabidopsis thaliana Columbia)根为材料,利用膜片钳技术测定其根细胞原生质体质膜内向K^ 电流,并对Na^ 对其K^ 电流的影响进行了初步研究,发现Na^2 可明显抑制拟南芥根细胞原生质体的内向K^ 电流,外施Ca^2 可缓解Na^ 对内向K^ 电流的抑制．说明Ca^2 参与了质膜上K^ 通道对K^ ／Na^ 的选择性吸收的调节,从而使植物适应盐胁迫．     

重金属Cd2+、Pb2+ 和Zn2+ 对泥鳅 DNA损伤的研究

采用单细胞凝胶电泳技术(SCGE),研究重金属Cd2 、Pb2 、Zn2 在不同暴露时间(1—35d)、单一重金属离子不同暴露浓度(0.05mg/L、0.5mg/L、5.0mg/L)或混合重金属离子(Cd2 Pb2 、Cd2 Zn2 、Pb2 Zn2 、Cd2 Pb2 Zn2 )相同浓度(0.5mg/L)条件下对泥鳅肝胰脏细胞核DNA的损伤作用。以带彗尾核DNA百分率和彗尾长度(TL)与核直径(D)比值为指标,探讨DNA损伤级别与处理浓度间的相关性。结果显示,随着处理时间的延长,带彗尾核DNA百分率和TL/D值均呈上升趋势,5.0mg/L Zn2 组28d时带彗尾核DNA百分率最高(84.85%),35d的TL/D值亦为所有组中最高(2.50);对DNA损伤作用,初期以1级损伤为主,7d后以3级损伤为主,且损伤率超过80%;Cd2 、Pb2 和Zn2 之间的联合毒性表现复杂,但总体表现为Cd2 存在时能增强Pb2 或Zn2 对DNA的损伤作用。总之,重金属Cd2 、Pb2 和Zn2 对泥鳅肝胰脏细胞核DNA损伤具有明显的浓度和时间效应,利用SCGE技术可对水环境污染导致的生物基因毒性作用进行监测。     

低能N+辐照拟南芥诱导基因组DNA碱基变异分析

用低能N~+离子束注入拟南芥后获得的稳定突变体T80Ⅱ作为实验材料,对突变体植株进行了RAPD标记,并将T80Ⅱ和对照部分RAPD特异条带进行克隆测序和DNA序列分析。结果显示,在可分辨的总计397个RAPD条带中,T80Ⅱ株系中有52个条带表现出差异,包括条带的缺失和增加,条带变异率为13.1％;克隆的T80Ⅱ序列中,平均每16.8个碱基出现1个碱基变异位点,表现出较高频率的碱基突变。碱基突变类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入等。在检测到的275个碱基突变中,主要是单碱基置换(97.09％),碱基缺失或者插入的比例较小(2.91％)。在碱基置换中,转换的频率(66.55％)高于颠换的频率(30.55％)。此外,构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱发变异,而且每一种碱基都可以被其他3种碱基所替换,但是胸腺嘧啶(T)的辐射敏感性要高于其他3种碱基。通过分析突变碱基周边序列,对低能N~+离子注入拟南芥突变体引发的碱基突变热点进行了讨论。     

低能N+辐照拟南芥诱导基因组DNA碱基变异分析

用低能N+离子束注入拟南芥后获得的稳定突变体T80Ⅱ作为实验材料, 对突变体植株进行了RAPD标记, 并将T80Ⅱ和对照部分RAPD特异条带进行克隆测序和DNA序列分析. 结果显示, 在可分辨的总计397个RAPD条带中, T80Ⅱ株系中有52个条带表现出差异, 包括条带的缺失和增加, 条带变异率为13.1%; 克隆的T80Ⅱ序列中, 平均每16.8个碱基出现1个碱基变异位点, 表现出较高频率的碱基突变. 碱基突变类型包括碱基的颠换、转换、缺失、插入等. 在检测到的275个碱基突变中, 主要是单碱基置换(97.09%), 碱基缺失或者插入的比例较小(2.91%). 在碱基置换中, 转换的频率(66.55%)高于颠换的频率(30.55%). 此外, 构成DNA的4种碱基均可以被离子束辐照诱发变异, 而且每一种碱基都可以被其他3种碱基所替换, 但是胸腺嘧啶(T)的辐射敏感性要高于其他3种碱基. 通过分析突变碱基周边序列, 对低能N+离子注入拟南芥突变体引发的碱基突变热点进行了讨论.     

砷诱导蚕豆气孔保卫细胞死亡的毒性效应

采用蚕豆(Vicia faba L.)叶面气孔保卫细胞,研究砷对细胞的毒性效应。结果表明,0.3—10 mg/L的NaAsO_2能降低保卫细胞活性,使部分细胞死亡,死亡率随砷浓度升高而增高。死细胞中呈现核固缩、核崩解等典型程序性死亡特征,且泛caspase抑制剂Z-Asp-CH_2-DCB能阻止NaAsO_2诱发的细胞死亡。过氧化氢清除剂过氧化氢酶与NaAsO_2共同作用时,细胞死亡率显著低于砷单独处理组,保卫细胞内Ca~(2+)水平降低,具程序性死亡特征的细胞数减少;Ca~(2+)特异性螯合剂EGTA亦能降低NaAsO_2诱发的细胞死亡。研究结果表明,NaAsO_2能诱发蚕豆保卫细胞程序性死亡,该过程由胁迫引发的ROS升高引起,ROS可能通过激活质膜Ca~(2+)通道,使胞外Ca~(2+)内流,造成胞内Ca~(2+)浓度升高,进而诱导细胞程序性死亡。     

CuCl2胁迫对烟草BY-2悬浮细胞死亡的诱导

本文以不含叶绿体的烟草BY-2悬浮细胞系为实验材料,研究了CuCl2胁迫对BY-2细胞呼吸速率、呼吸途径以及细胞内H2O2和ATP含量的影响。结果表明：0.5mmol·L-1CuCl2胁迫明显导致了烟草BY-2细胞的死亡,引起了胞内H2O2爆发和ATP含量下降,严重抑制了BY-2细胞的总呼吸和交替氧化酶途径（alternative oxidase pathway,AOX）。此外,CuCl2对BY-2细胞的线粒体电子传递具有即时的抑制作用。加入外源腺苷（ATP合成的底物）显著抑制了CuCl2胁迫引起的ATP损耗,并阻止了细胞死亡。上述结果表明CuCl2胁迫导致的ATP损耗在CuCl2诱导烟草BY-2细胞死亡过程中起重要的作用。     

Ca2+和K+对拟南芥幼苗镉毒害的缓解作用

该文探讨了外源钙(Ca)或钾(K)处理对不同程度的镉(Cd)胁迫(0–80 μmol·L^–1)下拟南芥(Arabidopsis thaliana)幼苗的生长和生理特性的影响。综合Ca和K对不同浓度Cd胁迫下拟南芥幼苗生长、根长以及生物量的影响情况, 表明各浓度Cd胁迫下外源Ca²⁺的最适缓解浓度均为10 mmol·L^–1; 而K⁺的最适缓解浓度在低浓度(20和40 μmol·L^–1)和高浓度(60和80 μmol·L^–1)Cd胁迫下分别为10 mmol·L^–1和20 mmol·L^–1。在低浓度Cd胁迫下, 添加适宜浓度的Ca²⁺或K⁺后幼苗可溶性蛋白和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性相比未添加Ca和K的对照组无显著变化, 而过氧化物酶(POD)活性和总酚、类黄酮、花色素苷, 酸溶性硫醇化合物、谷胱甘肽(GSH)、植物螯合肽(PCs)的含量均下降; 高浓度Cd处理下, 添加适宜浓度的Ca²⁺或K⁺后幼苗的SOD活性升高, POD活性降低, 可溶性蛋白、MDA、总酚、类黄酮、花色素苷、酸溶性硫醇化合物、GSH以及PCs的含量也均低于对照组。在各浓度Cd胁迫下, 添加外源Ca或K均使拟南芥幼苗根部细胞DNA损伤减弱, 表现为TT嘧啶二聚体的累积量显著减少(P<0.05)。以上结果表明, 在Cd胁迫(尤其是高浓度Cd胁迫)下, 外源Ca或K通过调节酚类、金属螯合物质的代谢水平以及提高拟南芥的抗氧化能力来缓解Cd对拟南芥幼苗的毒害效应, 缓解细胞DNA损伤。该研究结果不仅能够为深入探讨Ca和K对缓解重金属毒害的分子机理提供实验依据, 而且为Ca和K应用于重金属污染的防治提供参考。     

Polyamines and Paraquat Toxicity in Arabidopsis thaliana

The relationship between paraquat toxicity and polyamine levelswas analyzed in Arabidopsis wild-type and gi-3 plants. Paraquattreatment led to an increase in putrescine, but not of spermidineand spermine content. Additionally, polyamine feeding offeredhigh levels of protection against paraquat toxicity with spermidinebeing the most effective protectant. (Received March 24, 1998; Accepted June 17, 1998)     

镉诱导拟南芥细胞程序性死亡过程中NO产生和亚细胞定位观察

镉是一种高度有毒的重金属,能够抑制植物生长,甚至导致死亡,但是其诱导细胞程序性死亡(PCD)的分子机制仍然不是很清楚。本文利用荧光探针分子成像和激光共聚焦扫描显微技术,以拟南芥叶肉细胞原生质体为材料,观察100μmol/L CdCl2诱导PCD过程中一氧化氮(NO)的产生和亚细胞定位。结果表明高浓度CdCl2能够明显降低细胞活力,100μmol/L CdCl2能够诱导大量NO产生,在处理12 h后NO产生达到峰值。亚细胞定位观察发现NO荧光首先和线粒体有共定位。随着处理时间的延长在叶绿体和胞质也观察到NO荧光。     

Ca2+ Signaling and Cell Death Induced by Protriptyline in HepG2 Human Hepatoma Cells

The effect of protriptyline on Ca²⁺ physiology in human hepatoma is unclear. This study explored the effect of protriptyline on [Ca²⁺]_i and cytotoxicity in HepG2 human hepatoma cells. Protriptyline (50–150 μM) evoked [Ca²⁺]_i rises. The Ca²⁺ entry was inhibited by removal of Ca²⁺. Protriptyline‐induced Ca²⁺ entry was confirmed by Mn²⁺‐induced quench of fura‐2 fluorescence. Except nifedipine, econazole, SKF96365, GF109203X, and phorbol 12‐myristate 13 acetate did not inhibit Ca²⁺ entry. Treatment with the endoplasmic reticulum Ca²⁺ pump inhibitor 2,5‐di‐tert‐butylhydroquinone (BHQ) inhibited 40% of protriptyline‐induced response. Treatment with protriptyline abolished BHQ‐induced response. Inhibition of phospholipase C (PLC) suppressed protriptyline‐evoked response by 70%. At 20–40 μM, protriptyline killed cells which was not reversed by the Ca²⁺ chelator 1,2‐bis(2‐aminophenoxy)ethane‐N,N,N′,N′‐tetraacetic acid‐acetoxymethyl ester (BAPTA/AM). Together, in HepG2 cells, protriptyline induced [Ca²⁺]_i rises that involved Ca²⁺ entry through nifedipine‐sensitive Ca²⁺ channels and PLC‐dependent Ca²⁺ release from endoplasmic reticulum. Protriptyline induced Ca²⁺‐independent cell death.     

Inhibition of Ced-3/ICE-related Proteases Does Not Prevent Cell Death Induced by Oncogenes, DNA Damage, or the Bcl-2 Homologue Bak

There is increasing evidence for a central role in mammalian apoptosis of the interleukin-1β– converting enzyme (ICE) family of cysteine proteases, homologues of the product of the nematode “death” gene, ced-3. Ced-3 is thought to act as an executor rather than a regulator of programmed cell death in the nematode. However, it is not known whether mammalian ICE-related proteases (IRPs) are involved in the execution or the regulation of mammalian apoptosis. Moreover, an absolute requirement for one or more IRPs for mammalian apoptosis has yet to be established. We have used two cell-permeable inhibitors of IRPs, Z-Val-Ala-Asp.fluoromethylketone (ZVAD.fmk) and t-butoxy carbonyl-Asp.fluoromethylketone (BD.fmk), to demonstrate a critical role for IRPs in mammalian apoptosis induced by several disparate mechanisms (deregulated oncogene expression, ectopic expression of the Bcl-2 relative Bak, and DNA damage–induced cell death). In all instances, ZVAD.fmk and BD.fmk treatment inhibits characteristic biochemical and morphological events associated with apoptosis, including cleavage of nuclear lamins and poly-(ADP-ribose) polymerase, chromatin condensation and nucleosome laddering, and external display of phosphatidylserine. However, neither ZVAD.fmk nor BD.fmk inhibits the onset of apoptosis, as characterized by the onset of surface blebbing; rather, both act to delay completion of the program once initiated. In complete contrast, IGF-I and Bcl-2 delay the onset of apoptosis but have no effect on the kinetics of the program once initiated. Our data indicate that IRPs constitute part of the execution machinery of mammalian apoptosis induced by deregulated oncogenes, DNA damage, or Bak but that they act after the point at which cells become committed to apoptosis or can be rescued by survival factors. Moreover, all such blocked cells have lost proliferative potential and all eventually die by a process involving cytoplasmic blebbing.     

Fungal-Induced Formation of Auxin Maxima in Arabidopsis thaliana Roots

Russian Journal of Plant Physiology - Phytohormones are crucial molecules for plant development and the interaction with microbes. This study focused on the phytohormone auxin (indole-3-acetic...