紫薇响应盐胁迫和碱胁迫的代谢组分析

为探究‘红叶’紫薇(Lagerstroemia indica ‘Pink Velour’)对盐胁迫和碱胁迫的代谢响应机制,对‘红叶’紫薇1年生无性扦插苗分别进行盐胁迫(NaCl,pH=7.02)和碱胁迫(NaHCO₃和Na₂CO₃的Na⁺摩尔比为2:1,pH=9.52)处理,采用液相色谱质谱(LC-MS)分析叶片代谢组学变化,并比较2个处理组与对照(CK)之间的代谢差异。结果表明：与CK相比,盐处理组共筛选出156个差异代谢物,碱处理组共筛选出176个差异代谢物,2个对比组共有23个差异代谢物,其余均为特有差异代谢物。KEGG富集分析表明,次生代谢产物生物合成、氨基酸代谢、糖类代谢、脂肪酸代谢和植物激素合成是响应盐胁迫和碱胁迫的主要代谢通路;甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸合成代谢、ABC转运蛋白和维生素B₆合成代谢是盐胁迫组的特有代谢通路;缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、精氨酸和脯氨酸生物合成代谢、叶酸合成代谢,以及戊糖和葡萄糖醛酸相互转化和抗坏血酸合成代谢是碱胁迫组的特有代谢通路。这些差异...     

基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析

以甲醇/水(1∶1)作为溶剂,利用高分辨核磁共振氢谱分析了盐生模式植物盐芥(Thellungiella salsuginea)代谢组对盐胁迫的响应。根据1H核磁共振(NMR)波谱,在盐芥莲座叶中准确鉴定出23种代谢产物,包括11种氨基酸、4种糖类、6种有机酸和2种其他代谢产物。主成分分析表明,150、300 mmol/L NaCl处理盐芥的代谢组与对照均有显著差异(P<0.05),两种浓度的NaCl处理对盐芥代谢组的影响也不相同。盐胁迫处理以后,盐芥23种代谢产物含量均发生显著变化,除天冬氨酸、延胡索酸受盐胁迫诱导含量下降以外,其余代谢物含量均不同程度升高。这些代谢物主要参与了糖类代谢途径、氨基酸合成途径、三羧酸循环和甜菜碱合成途径,这些代谢途径在盐芥响应盐胁迫过程中有重要作用。     

植物响应盐胁迫组学研究进展

盐胁迫对植物生长的影响主要表现在离子毒害、渗透胁迫以及次级氧化胁迫等,植物遭受盐胁迫时迅速启动相关基因,进行转录调控,进而合成相应蛋白质来控制代谢物合成和离子转运以调节渗透平衡。随着现代分子生物学迅速发展,对植物耐盐机理研究也深入到了转录组、蛋白质组、代谢组及离子组等水平,"组学"研究为耐盐基因鉴定及标志性代谢物的挖掘等提供了有力手段。该文对近年来国内外有关转录组学、蛋白质组学、代谢组学、离子组学的主要研究方法及在盐胁迫中的应用研究进展进行综述,以揭示植物耐盐机理,为优良耐盐碱植物的筛选与培育提供支持。     

植物应答非生物胁迫的代谢组学研究进展

代谢组学技术是研究植物代谢的理想平台, 通过现代检测分析技术对胁迫环境下植物中代谢产物进行定性和定量分析, 可以监测其随时间变化的规律。而各种组学平台包括基因组学、转录组学及代谢组学的整合, 更是一个强有力的工具箱, 将所获得的不同组学的信息联系起来, 有利于从整体研究生物系统对基因或环境变化的响应, 如可判断代谢物的变化是从哪一个层面开始发生的, 帮助人们揭开复杂的植物胁迫应答机制。该文对近期代谢组学技术及其与蛋白质组学、基因组学技术相结合探索植物应答非生物胁迫的研究进行了综述。代谢组学的应用, 拓展了对植物耐受非生物胁迫分子机制的认识, 开展更多这方面的研究, 再通过植物代谢组学、转录组学、蛋白质组学和基因组学整合, 有助于从整体水平上把握植物胁迫应答机制。     

NO对盐胁迫下长春花种子萌发和幼苗生理代谢的影响

为探讨NO对盐胁迫下长春花（Catharanthus roseus）种子萌发及幼苗生长的缓解作用,在50 mmol·L^-1 NaCl胁迫下,研究了不同浓度外源NO供体硝普钠（SNP）处理对长春花种子萌发及幼苗生理代谢的影响。研究表明：盐胁迫抑制长春花种子萌发,0.1 mmol·L^-1 SNP缓解盐胁迫对长春花种子萌发和幼苗生长效果最好,显著提高种子发芽率、发芽指数、活力指数和叶片中脯氨酸（Pro）含量,降低了丙二醛（MDA）含量,0.1~0.5 mmol·L^-1 SNP下硝酸还原酶（NR）活性增强,大于0.5 mmol·L^-1 SNP加重盐胁迫伤害。适当浓度的NO可有效缓解盐胁迫对长春花种子和幼苗的伤害。     

外源cGMP调控盐胁迫下黑麦草种子萌发机制

c GMP(cyclic guanosine-3',5'-monophosphate)是一类环化核苷酸,能响应植物非生物胁迫的信号分子。以c GMP的膜透性类似物8-Br-cGMP为供体,研究c GMP对盐胁迫下黑麦草种子萌发及生理指标的影响。通过计算萌发指标、测定种子萌发过程中各项生理指标,探讨c GMP对黑麦草种子萌发时耐盐机制的作用。结果表明:低浓度(50 mmol/L)盐胁迫能促进黑麦草种子的萌发,随着盐浓度(100、150、200、250 mmol/L)的增加黑麦草种子的萌发率逐渐降低甚至抑制其萌发。而加入20μmol/L c GMP能缓解100 mmol/L Na Cl胁迫对黑麦草种子造成的伤害,使黑麦草种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数分别提高了7.4%、133.3%、52.1%、104.2%。此外,研究发现加入20μmol/Lc GMP能够促进100 mmol/L Na Cl盐胁迫下黑麦草萌发期根的生长,比单独100 mmol/L Na Cl盐胁迫处理下的黑麦草植株全长、根长、叶长分别提高了2.5、2.8倍和2.6倍,种子在萌发过程中可溶性糖、可溶性蛋白含量、淀粉酶活性,脯氨酸含量分别提高了47.9%、15.7%、94.3%、117.4%,而淀粉含量、MDA含量、电导率,O_2~-产生速率分别降低了40.9%、128.7%、88.6%、211.9%。说明20μmol/Lc GMP通过提高可溶性糖,可溶性蛋白含量及脯氨酸含量,同时减少MDA、O_2~-的产生,以此缓解盐胁迫对黑麦草种子的伤害、同时促进淀粉水解,从而加速种子萌发。     

盐胁迫下野大豆种子萌发特性研究

采用不同浓度的NaCl、Na2SO4、Na2CO3及三者的混合盐的胁迫,对野大豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数及胚生长的影响进行测定分析.结果表明,随盐溶液浓度的增加,野大豆种子的发芽率、发芽速度、发芽指数均呈下降趋势,而低浓度的Na2SO4（10 ～ 50 mmol/L）,Na2CO3（≤10 mmol/L）促进种子萌发,高浓度的NaCl（＞ 200mmol/L）、Na2SO4 （≥200 mmol/L）、Na2CO3（＞75 mmol/L）抑制种子萌发;胚根和胚轴对不同种类盐胁迫表现出不同的反应.低浓度的盐分促进了胚根和胚轴的生长.     

水杨酸调控盐胁迫下羽衣甘蓝种子萌发的机理

盐胁迫是植物种子萌发与植株生长的重要限制因子。以羽衣甘蓝(Brassica oleracea var.acephala)名古屋为材料,研究不同盐分对其种子萌发的影响,探索水杨酸(SA)及其合成抑制剂氨基茚磷酸(AIP)处理对羽衣甘蓝种子萌发的调控效应。实验结果表明,150与200 mmol·L^–1 NaCl处理后的羽衣甘蓝种子活力显著降低。盐胁迫显著降低种子的吸水速率、种子活力与幼苗质量,降低苯丙氨酸裂解酶活性与内源SA含量,提高过氧化氢(H2O2)与超氧阴离子(O2^–.)含量。SA可以缓解盐胁迫对羽衣甘蓝种子活力的抑制作用,通过促进内源SA合成,从而提高种子吸水率与种子活力,促进种子对K^+、Mg^2+的吸收,降低Na+含量。此外,外源施加SA能够显著增强超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性,降低H2O2与O2^–.的积累。相反,氨基茚磷酸(AIP)处理能够增强盐胁迫对种子萌发的抑制作用,推测这与AIP处理能够显著降低种子内源SA含量密切相关。研究表明外源SA主要通过提高保护酶活性、降低活性氧积累和维持体内离子平衡来增强羽衣甘蓝的耐盐性。     

重金属胁迫下的微生物代谢组学研究进展

微生物的代谢活动易受到环境变化的影响,当环境中存在重金属污染时微生物会通过调节代谢降低自身所受的重金属的毒害。本文通过微生物代谢组学研究探讨重金属胁迫下微生物代谢活动的响应情况,介绍了微生物代谢组学的相关技术和方法,对其应用进行说明;基于重金属对微生物细胞的毒害作用,对重金属胁迫下微生物代谢组学的相关内容进行综述,发现在重金属胁迫下,微生物可以通过增加代谢活动进而产生更多的代谢物质来响应重金属的胁迫,其中微生物产生的胞外聚合物、草酸和柠檬酸等代谢物在微生物响应重金属胁迫中具有重要作用。微生物通过产生相应代谢物不仅使自身可以在重金属胁迫下生存,这些代谢物还可以使环境中重金属有所减少,这对于利用微生物资源修复重金属污染具有重要意义。     

基于非靶代谢组学的多花黄精沙藏种子萌发过程差异代谢物分析

低温沙藏处理可以有效解除多花黄精种子休眠,为此本实验利用非靶向气相色谱-质谱法（GC-MS）技术鉴定并分析了沙藏后的多花黄精种子不同萌发时期的代谢产物及其变化规律。共鉴定出初级代谢产物116种,对多花黄精种子萌发0 d vs. 7 d,7 d vs. 14 d,14 d vs. 21 d,21 d vs. 28 d和28 d vs. 35 d等比较组进行成对比较筛选,分别筛选鉴定出各比较组中发生显著变化的差异代谢物（VIP>1.0,P<0.05）17,27,9,7和1种。多花黄精种子萌发初期的0 d、7 d和14 d,种子内的二糖（海藻糖,麦芽糖,蔗糖等）以及TCA循环中苹果酸,琥珀酸,柠檬酸等含量显著增加,而在14 d后整体呈现下降趋势。γ-氨基丁酸等氨基酸含量在萌发0 d时最高。HCA分析表明,大部分的代谢物含量在沙藏的多花黄精种子萌发7 d时上升,14 d后下降,表明在14 d前后初级代谢产物被快速消耗。KEGG分析表明,种子萌发过程中TCA循环,精氨酸与脯氨酸代谢,淀粉和蔗糖代谢等多条代谢通路表现活跃。在萌发初期,氨基酸、糖类和有机酸类物质含量三者间显著相关。本研究...     

Alterations in Protein and Esterase Patterns of Peanut in Response to Salinity Stress

The ability of peanut (Arachis hypogaea L.) to grow at high concentrations of NaCl may be due to the alteration in gene expression. SDS-PAGE analysis has revealed that plants grown under NaCl showed induction (127 and 52 kDa) or repression (260 and 38 kDa) in the synthesis of few polypeptides. In addition, nine different esterase isoenzymes were detected in embryos of seeds germinated in 105 mM NaCl, whereas only five of them were detected in the embryos of untreated seeds. On the other hand, in the cotyledons, the esterase pattern was not affected by NaCl concentration. The esterase patterns of both stems and leaves were less influenced by NaCl in comparison to those of roots. The lipid contents, and fresh and dry masses were increased up to 45 mM NaCl and decreased at higher concentrations. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

盐胁迫对4种短命植物种子萌发及植株生长的影响

以新疆北部4种十字花科短命植物为材料,研究不同浓度NaCl胁迫下其种子萌发及植株生长特性,以明确它们的耐盐性强弱。结果显示:(1)随着NaCl浓度的增加,4种植物种子萌发率、萌发指数和相对萌发率均不同程度下降,而相对盐害率则逐渐升高,并以绵果荠的耐盐性最好,其在300 mmol.L-1NaCl胁迫下仍有22.22%的萌发率。(2)4种植物的生长在50~150 mmol.L-1NaCl胁迫下没有受到明显抑制,在200 mmol.L-1浓度下受不同程度的抑制,而在300 mmol.L-1NaCl胁迫下抑制作用更严重,其中绵果荠在各浓度处理下长势均最好,能够在300 mmol.L-1NaCl胁迫下存活10 d。(3)在盐胁迫条件下,4种植物细胞质膜透性不同程度增加,而叶片相对含水量和光合色素含量均不同程度降低,并以绵果荠各项指标的变化幅度最小。可见,4种新疆短命植物种子萌发和植株生长均受到盐胁迫的伤害,但它们的耐盐阈值明显不同,并以绵果荠的耐盐性最强。     

外源葡萄糖、果糖和NO供体(SNP)对盐胁迫下水稻种子萌发的影响

单独采用一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)、葡萄糖和果糖浸种均不同程度地提高盐胁迫下水稻种子早期发芽率和发芽指数,SNP预处理可以不同程度地提高果糖和葡萄糖的含量;进一步采用葡萄糖和果糖分别与SNP混合后浸种,发现葡萄糖与SNP处理对盐胁迫下水稻种子的萌发有正协同效应,而果糖和SNP的组合处理对盐胁迫下水稻种子的萌发可能受到SNP一定程度的负调控.此外,SNP对盐胁迫下幼苗生长的促进效应可以被葡萄糖和果糖处理所加强,其中葡萄糖的效应更明显.     

水分胁迫下花生叶片AhNCED1蛋白表达与气孔开度的变化

研究了水分胁迫下不同花生抗旱品种叶片气孔开度和相对含水量变化,分析TAhNCEDI基因和AhNCED1蛋白进行表达情况,发现水分胁迫下,叶片相对含水量下降,叶片气孔开度降低,叶片AhNCED1基因和AhNCED1蛋白表达增强。抗旱品种较之敏旱品种在响应水分胁迫初期时（1h）AhNCED1基因和AhNCED1蛋白表达较强,叶片气孔开度下降较快,引发气孔关闭,其叶片相对含水量较高,保水能力较强。ABA合成抑制剂naproxen处理后,叶片AhNCED1基因和AhNCED1蛋白的表达减弱,气孔开度快速增加,水分胁迫下花生叶片AhNCED1蛋白表达可能影响气孔开闭。     

Ca2+在植物盐胁迫响应机制中的调控作用

对植物而言,Ca2+不仅作为一种必须的营养元素,更重要的是作为耦联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,当植物受到外界的环境刺激时,细胞中Ca2+会出现变化,引起一系列保护性生理反应,从而减轻环境胁迫对植物体的伤害.我国盐碱地面积广阔,极大地限制了作物种植和农业生产.大量研究表明,Ca2+可以提高植物对盐胁迫的抗性,针对盐胁迫对植物的伤害机制,重点讨论了盐胁迫条件下Ca2+参与的植物体内有关响应途径及作用机制.     

盐胁迫下导入外源DNA小麦新品系生理特性与呼吸途径的变化

测定了将高粱（Sorghum vulgare Pers.）DNA导入小麦（Triticum aestivum L.）“陇春13号”后得到的耐盐新品系根和叶中不同盐浓度胁迫条件下呼吸途径、脯氨酸、Na^ 和K^ 含量的变化,并以“陇春13号”作为对照进行比较。结果表明：K^＋含量均随盐浓度的提高而不断下降,但新品系与对照相比,叶的下降速率明显低于根;脯氨酸和Na^ 的含量则均呈持续上升趋势,且对照叶和根中脯氨酸增加幅度不及新品系,但其叶和根中Na^ 积累显地高于新品系;抗氰呼吸实际运行均不 同程度地加强了,但对照的叶和根的运行程度分别强于新品系,且在整个胁迫过程中细胞色素途径仍是线粒体呼吸中电子传递的主要途径。     

拟南芥AtR8 lncRNA对盐胁迫响应及其对种子萌发的调节作用

长链非编码RNA (lncRNA)是一类长度大于200个核苷酸且不编码蛋白质的非编码RNA, 主要由RNA聚合酶II转录生成, 大量存在于生物体内并具有多种生物学功能。AtR8 lncRNA是拟南芥(Arabidopsis thaliana)中RNA聚合酶III转录的长链非编码RNA。前期研究发现, 水杨酸(SA)处理诱导萌发种子中AtR8 lncRNA的表达, AtR8 lncRNA缺失抑制SA胁迫下的种子萌发。进一步研究发现, AtR8 lncRNA转录区域内存在保守的盐胁迫响应元件(TCTTCTTCTTTA); NaCl处理抑制萌发种子中AtR8 lncRNA的表达; 与野生型相比, 高浓度NaCl处理明显抑制了atr8 (AtR8 lncRNA部分缺失型拟南芥)种子萌发。研究结果表明, AtR8 lncRNA在拟南芥种子萌发期的盐胁迫中起重要作用。     

Changes in Physiological Properties and Respiratory Pathway of the New Lines of Wheat Introduced Exogenous DNA Under Salt Stress

New lines of wheat (Triticum aestivum L.) was obtained by introducing the DNA of sorghum ( Sorghum vulgare Pers.) into wheat cultivar “Longchun 13”. The changes of respiratory pathway, contents of protein, Na+ and K+ in the leaves and roots of the new lines of wheat under salt stress were determined and compared with the control cultivar, “Longchun 13”. The decrease of the content of K+ was observed with the increase of NaCl concentrations, but the decrease was more in the control than that in the new lines, and more in roots than in leaves. Content of proline and Na+ in both two wheats lines increased greatly, but the former increased more significantly in the new lines and the latter more significantly in control both in leaves and roots. The operation of the cyanide-resistant pathway of respiration was enhanced at different degrees after salt stress and it increased much more in roots and leaves of the control plant than that in the new lines, but the cytochrome pathway of electron transport was still the main one consistently. The possible significance of these changes was discussed.     

Protein Patterns, Characterized by Computer Image Analysis, of Lentil Embryo Axes Germinating Under Salt Stress

Following 16, 40 and 64 h exposure to 0.33 M NaCl given after 8 h water imbibition, lentil seeds showed a gradual decrease of germination upon their transfer to water. These salt related changes were accompanied by modifications in the protein patterns of embryo axes as revealed by two-dimensional electrophoresis separation and by the computer image analysis of protein spots. In comparison with 8 h water imbibed seeds, prominent proteins comprised between the 5.1 – 7.6 pH isoelectric point in the first dimension and 75 – 50 kDa molecular mass in the second dimension showed a significant increase in their abundance as salt exposure increased. On transfer to water to complete germination, the content of many of these proteins decreased at 24h in 2 – 3 cm length embryo axes in comparison with the corresponding embryo axes of seeds continuously imbibed in water for 24 h. Some groups of proteins ranging between 15.5 – 17.3 kDa, already present after 8 h water imbibition, were not detectable after 24 h but were expressed in seeds exposed to NaCl and transferred to water for 24 h. Up- and down-regulated proteins in lentil embryo axes, imbibed under non-lethal salt stress conditions, have been tentatively identified by comparison with the protein map of germinating seeds of the model plant Arabidopsis. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.