干旱高温复合胁迫下sHSPs基因在不同耐旱性玉米中的表达差异及其对ABA和H2O2的响应

以4个玉米(Zea mays L.)品种——‘郑单958’(耐干旱)、‘浚单20’(耐高温)、‘隆玉602’(耐干旱高温复合胁迫)和‘驻玉309’(对3种胁迫均敏感)为实验材料,分别采用脱落酸(ABA)及其抑制剂氟定酮(F)、H2O2及其清除剂碘化钾(I)和丙酮酸钠(P)预处理,探讨干旱高温复合胁迫下小热休克蛋白(sHSPs)在不同耐旱性玉米品种中的表达以及ABA和H2O2对其表达的影响。结果显示:(1)高温、干旱高温复合胁迫诱导的sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6个sHSPs基因表达增加量明显高于干旱和对照。(2)在6个sHSPs中,sHSP17.2基因仅在‘郑单958’中表达;sHSP16.9、sHSP17.4和sHSP26基因在‘隆玉602’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中表达增量最低;sHSP17.5和sHSP22基因在‘郑单958’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中最低。(3)ABA、F、I和P预处理后,对干旱高温复合胁迫诱导的6个sHSPs基因表达增加量仅有略微影响,但显著影响了sHSP26的蛋白表达。研究表明,sHSPs在不同耐旱性玉米品种中的表达存在显著差异,ABA和H2O2仅稍微提高了sHSPs基因表达,但显著提高了sHSP26蛋白表达,这些结果为进一步研究植物在多胁迫条件下耐逆机理奠定了基础。     

水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2机理

通过组织化学染色、电镜观察、酶活性分析对水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2进行了研究。结果表明:水分胁迫能够诱导玉米叶片内源ABA的积累,ABA参与了水分胁迫诱导的玉米叶片H2O2的产生,质膜NADPH氧化酶、细胞壁过氧化物酶(POD)以及质外体多胺氧化酶(PAO)是水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2的来源,其中质膜NADPH氧化酶是主要来源;内源ABA的积累参与了水分胁迫激活的质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD和质外体PAO活性的提高。研究认为,水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2可能是由于水分胁迫下内源ABA的积累通过激活质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD以及质外体PAO的活性而实现的。     

水分胁迫下苹果叶片的H2O2代谢

轻度水分胁迫下苹果叶片Pr迅速升高,CAT活性变化不大,NaHSO3处理能显著降低叶内H2O2含量,表明光呼吸的加强促进了H2O2产生可能是叶内H2O2大量积累的主要原因;中度水分胁迫下叶片AsA含量的下降和Mehler反应的增强都非常明显,DDTC和AsA处理都能有效降低叶内H2O2积累,但MV处理的作用不大,说明叶片H2O2主要来源于Mehler反应,AsA降解造成叶片对H2O2清除能力的下降是其积累的根本原因;严重水分胁迫时,NaHSO3和DDTC都不能有效地减轻叶内H2O2积累,光呼吸和Mehler反应都可能不是H2O2的主要来源。     

外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生理指标的影响

以‘郑麦-004’小麦幼苗为供试材料,采用Hoagland营养液培养方法,通过添加H2O2的清除剂过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸(ASA),研究0.05μmol/L外源H2O2处理对150mmol/L NaCl胁迫下小麦幼苗生长和抗氧化系统活性的影响,探讨低浓度外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗伤害的防护作用及其生理机制。结果显示:外源H2O2能缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,降低丙二醛(MDA)含量和超氧自由基(O2.-)的产生速率,使小麦幼苗的株高、根长和干重均显著增加,并能提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、CAT、抗坏血酸氧化酶(APX)等保护酶活性和抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)的含量;而H2O2清除剂(CAT和AsA)能够逆转外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生长的促进作用。研究表明,低浓度外源H2O2处理能促进小麦幼苗中的酶类和非酶类抗氧化剂的产生,减少脂质过氧化物的含量,提高小麦幼苗的耐盐性。     

ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞H2O2的产生

以蚕豆叶片下表皮为材料,将荧光探针HPTS导入蚕豆气孔保卫细胞内,利用荧光光谱和激光共聚焦显微技术,检测了ABA诱导蚕豆气孔关闭过程中H     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

O_3和干旱胁迫对元宝枫叶片气孔特征的复合影响

利用开顶式气室(OTC)研究了O3胁迫(空气O3浓度加118μg·m-3)、干旱胁迫(土壤水分保持在田间持水量的40%~50%)以及O3与干旱复合胁迫(空气O3浓度加118μg·m-3和土壤水分保持在田间持水量的40%~50%)对元宝枫(Acer truncatum Bunge.)叶片气孔特征的影响。结果表明:O3胁迫41 d时气孔密度变化不明显,62和110 d时显著增加(P0.05);干旱胁迫和复合胁迫下气孔密度增加显著(P0.05);O3、干旱及复合胁迫处理110 d气孔面积、周长、长度和宽度明显减小(P0.05),气孔指数明显增加(P0.05);各胁迫气孔开度均明显减小(P0.05),O3和干旱对气孔开度影响存在协同作用,干旱减小了O3胁迫下的气孔开度。O3和干旱胁迫下气孔特征响应不同表明影响气孔的机制不同,O3对气孔影响具有累积效应,干旱可限制O3摄入量从而减小了O3对植物的伤害。     

氧化苦参碱对H2O2诱导的L6成肌细胞凋亡的影响

研究氧化苦参碱对L₆大鼠成肌细胞H<>sub>2O₂凋亡的影响．采用过氧化氢损伤L₆大鼠成肌细胞的方法,建立L₆大鼠成肌细胞H₂O₂凋亡模型．使用剂量为0.3,0.15,0.75 g/L的氧化苦参碱处理细胞．应用MTT法统计存活率和流式细胞仪检测细胞周期及凋亡率,用DAPI荧光染色、HE染色以及Bax和Bcl-2抗体鉴定损伤程度,Western blot检测蛋白质差异．结果表明,H₂O₂损伤的成肌细胞存活率降低,凋亡率增加．各种剂量氧化苦参碱能提高成肌细胞的存活率,促使Bcl-2增高,Bax降低．对成肌细胞的保护程度随氧化苦参碱剂量增加而增强,在剂量为0.3 g/L时,效果显著,其次是0.15、0.75 g/L的氧化苦参碱．其生理生化机制是氧化苦参碱保护₂O₂通过NFκB信号通路造成的大鼠成肌细胞凋亡模型．结果显示,氧化苦参碱具有作为新的抗氧化药物的潜力．     

H2O2胁迫锻炼对小麦幼苗抗旱性的影响

12 d龄的春小麦幼苗在1 mmol·L-1 及10 mmol·L-1 H2O2的胁迫锻炼过程中,质膜透性增大,O-·及H2O2含量增多,CAT活性升高,叶绿素含量降低,低浓度H2O2胁迫使SOD活性上升,高浓度时却使其活性下降.经过H2O2胁迫锻炼后的小麦遭受干旱胁迫时,叶绿素含量、SOD活性、CAT活性均高于对照组,而质膜透性、O-·及H2O2含量却低于对照组.表明H2O2胁迫锻炼,提高了小麦幼苗的抗氧化能力,增强了其抗旱性.     

H2O2对蛇足石杉离体培养物诱变效应的研究

为了获得高产石杉碱甲(Huperzine A,Hup A)的蛇足石杉[Huperzia serrata(Thunb.)Trev.]叶状体,对H_2O_2诱变后的叶状体进行了研究。结果表明,诱变后叶状体株系的Hup A含量显著提高,并获得高产株系SH42,其相对生长率和Hup A含量分别达到4499.28%和261.17μg g~(–1) DW,比起始叶状体分别提高了2.35倍和2.43倍;且株系间可溶性蛋白质谱带和SOD同工酶谱均存在差异,经过连续9代培养,变异叶状体可以稳定遗传。因此,H_2O_2对叶状体细胞具有良好的诱变效应,可以用于筛选高产Hup A株系。     

Study on the heterogeneous degradation of chitosan with H2O2 catalyzed by a new supermolecular assembly crystal: [C6H8N2]6H3[PW12O40]·2H2O

A new supermolecular assembly crystal, [C₆H₈N₂]₆H₃[PW₁₂O₄₀]·2H₂O (DMB-PWA), was synthesized with phosphotungstic acid (PWA) and 1,2-diaminobenzene (DMB) under hydrothermal conditions and was characterized by Fourier-transform infrared spectra (FTIR) and single-crystal X-ray diffraction analysis. DMB-PWA could effectively catalyze oxidative degradation of chitosan with H₂O₂ in the heterogeneous phase. The optimum degradation conditions were determined by orthogonal tests as follows: amount of chitosan 1.00 g, 30% (wt %); H₂O₂, 3.0 mL; dosage of catalyst, 0.06 g; reaction temperature, 85 °C; and reaction time, 30 min. The water-soluble chitosan with a viscosity-average molecular weight (M_v) of 4900 was obtained under the optimum degradation conditions and was characterized by FTIR, ultraviolet-visible diffuse reflection spectra (UV-vis DRS), and X-ray powder diffraction analysis.     

玉米ZmSOD基因克隆及其在干旱胁迫下的表达

为探讨超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)基因在玉米抗逆反应中的作用,研究选用2个抗旱性有明显差别的玉米品种为试验材料,采用RT-PCR、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及二维凝胶电泳(2-DE)耦联的基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱(MALDI-TOF)法,对ZmSOD基因的序列结构及其在干旱胁迫下的表达特性进行分析。结果表明：(1)从干旱敏感品种‘登海605’(DH605)和抗旱品种‘蠡玉35’(LY35)玉米叶片中分别成功克隆出ZmSOD1和ZmSOD2基因。DH605中ZmSOD1开放阅读框(ORF)全长456 bp,编码151个氨基酸,编码的蛋白等电点为5.76,分子量为15.05 kD。LY35中ZmSOD2ORF全长459 bp,编码152个氨基酸,编码的蛋白等电点为5.65,分子量为15.11 kD;ZmSOD1和ZmSOD2是亲水性稳定蛋白,都含有Cu/Zn-SOD结构域,蛋白序列N端无信号肽及无跨膜结构域。同源性和系统进化分析表明,玉米ZmSOD和谷子Cu/Zn-SOD2的亲缘关系最近,相似性高达96.05%。(2)在干旱条件下,ZmSOD1在DH605中转录水平明显降低,LY35中ZmSOD2转录水平显著升高;2-DE耦联的质谱分析显示：ZmSOD1在DH605中表达量明显降低,LY35中ZmSOD2表达量无显著性变化,却检测到Mn-SOD蛋白表达量显著增加。(3)相关分析显示,干旱条件下,DH605叶片中ZmSOD1转录水平和其蛋白丰度及SOD酶活性呈极显著性正相关,LY35叶片中ZmSOD2转录水平与SOD酶活性呈显著性正相关。研究结果为进一步探索SOD基因在调节玉米抗性以及逆境胁迫应答过程中的作用机制提供了基础。     

Oligochitosan induced Brassica napus L. production of NO and H2O2 and their physiological function

NO (nitric oxide) and H₂O₂ (hydrogen peroxide) are important signaling molecule in plants. Brassica napus L. was used to understand oligochitosan inducing production of NO (nitric oxide) and H₂O₂ (hydrogen peroxide) and their physiological function. The result showed that the production of NO and H₂O₂ in epidermal cells of B. napus L. was induced with oligochitosan by fluorescence microscope. And it was proved that there was an interaction between NO and H₂O₂ with L-NAME (N^G-nitro-l-arg-methyl eater), which is an inhibitor of NOS (NO synthase) in mammalian cells that also inhibits plant NO synthesis, and CAT (catalase), which is an important H₂O₂ scavenger, respectively. It was found that NO and H₂O₂ induced by oligochitosan took part in inducing reduction in stomatal aperture and LEA protein gene expression of leaves of B. napus L. All these results showed that oligochitosan have potential activities of improving resistance to water stress.     

MeJA诱导的拟南芥保卫细胞H2O2积累与质膜H+-ATPase的关系

茉莉酸类物质(JAs)作为与昆虫啃噬及损伤相关的植物激素和信号分子在植物防御反应中起重要作用,但是茉莉酸引起的早期防御反应的机理仍不清楚。该研究以拟南芥叶片保卫细胞为材料,结合非损伤微测(NMT)及激光共聚焦技术探讨了茉莉酸诱导的保卫细胞中质膜H+-ATPase与H2O2积累的调控关系。结果表明:茉莉酸甲酯(MeJA)处理导致H+迅速跨膜外排和H2O2积累,H+外排和H2O2积累能够被钒酸钠抑制,而二苯基碘(DPI)处理则对MeJA诱导的H+跨膜外排无显著影响。研究结果证明,在MeJA诱导的早期信号事件中,质膜H+-ATPase的激活先于H2O2的产生。     

胞外ATP对AlCl3诱导的细胞死亡过程中胞内H2O2和Ca2+水平的影响及其生理机制分析

该实验以烟草悬浮细胞 BY 2 为材料,在烟草悬浮细胞中分别加入0.05、0.10、0.15、0.20 mmol·L^-1AlCl₃,以等体积去离子水处理的悬浮细胞液为对照,并依据前述实验结果选择0.15 mmol·L^-1 AlCl₃,分别添加5 mmol·L^-1 DMTU(H₂O₂ 抑制剂)、20 μmol·L^-1CaCl₂、15 μmol·L^-1 LaCl₃(Ca²⁺通道抑制剂)和50 μmol·L^-1 ATP设计多项处理,分析胞外ATP(eATP)对铝离子(Al³⁺)胁迫引起的植物细胞死亡及其胞内H₂O₂、Ca²⁺的影响,以揭示Al³⁺胁迫下植物调节细胞死亡的可能机制,进一步扩展对eATP功能的认知。结果显示：(1)随着 AlCl₃ 胁迫浓度的提高,细胞死亡水平和胞内H₂O₂水平上升,而胞内Ca²⁺和eATP水平则逐渐降低。(2)外援施加H₂O₂抑制剂 DMTU(二甲基硫脲)和Ca²⁺能够有效缓解AlCl₃诱导的细胞死亡水平的上升;而Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃(三氯化镧)则加剧了AlCl₃胁迫下的细胞死亡。(3)在AlCl₃胁迫下对细胞添加外源ATP,能够缓解AlCl₃胁迫下胞内H₂O₂水平上升和Ca²⁺水平下降的同时,并显著降低AlCl₃胁迫导致的细胞死亡。研究表明, Al³⁺以剂量依赖的模式提升细胞死亡和细胞内H₂O₂的水平并降低胞内Ca²⁺和eATP水平,AlCl₃诱导的细胞死亡受到H₂O₂和Ca²⁺水平变化的调节,eATP可以通过调节H₂O₂与Ca²⁺水平缓解AlCl₃诱导的细胞死亡。推测Al³⁺胁迫可能通过抑制钙离子通道而破坏了细胞内H₂O₂和Ca²⁺之间的协同关系,外源ATP对Al³⁺诱导H₂O₂上升的缓解作用可能是由于其提升了细胞的抗氧化能力。     

Efficient oxidative modification of polysaccharides in water using H2O2 activated by iron sulfophthalocyanine

Selective and environmentally friendly oxidation of polysaccharides by hydrogen peroxide in the presence of iron tetrasulfophthalocyanine (FePcS) catalyst was studied in aqueous media. Oxidation under mild conditions led to the cleavage of the C–C bond of vicinal diols of glycoside units as a result of carbonyl and carboxyl formation. Optimized experimental conditions allowed oxidation of hydroxyethylcellulose (HEC), sodium carboxymethylcellulose (NaCMC), guar gum (GG), and inulin to the extent of 19, 30, 53, 23 carbonyl functions per 100 anhydroglucose units, respectively. Possible explanation for this relatively modest conversion is discussed. Over-oxidation phenomena appear to play an important role during the oxidation process.     

Evidence for H2O2 as the product of reduction of oxygen by alternative oxidase in mitochondria from potato tubers

Oxygen consumption by alternative oxidase (AOX), present in mitochondria of many angiosperms, is known to be cyanide-resistant in contrast to cytochrome oxidase. Its activity in potato tuber (Solanum tuberosum L.) was induced following chilling treatment at 4 °C. About half of the total O₂ consumption of succinate oxidation in such mitochondria was found to be sensitive to SHAM, a known inhibitor of AOX activity. Addition of catalase to the reaction mixture of AOX during the reaction decreased the rate of SHAM-sensitive oxygen consumption by nearly half, and addition at the end of the reaction released nearly half of the consumed oxygen by AOX, both typical of catalase action on H₂O₂. These findings with catalase suggest that the product of reduction of AOX is H₂O₂ and not H₂O, as previously surmised. In potatoes subjected to chill stress (4 °C) for periods of 3, 5 and ?8 days the activity of AOX in mitochondria increased progressively with a corresponding increase in the AOX protein detected by immunoblot of the protein.