钙在植物细胞盐胁迫信号转导中的作用

阐述盐胁迫对钙信使系统的影响,以及钙在调节蛋白激酶、离子通道、离子泵中的作用,并分析了钙和ＡＢＡ在转导盐胁迫信号中的相互作用。     

钙依赖蛋白激酶（CDPKs）在植物钙信号转导中的作用

CDPKs在植物钙信号转导中起重要作用。本文介绍了植物钙信号转导及CDPKs的结构与生化性质,在此基础上,重点总结了CDPKs在植物钙信号转导中的潜在调节作用,包括基因表达、代谢、离子和水分的跨膜运输、细胞骨架的动态变化、气孔运动和生长发育等,并提出了在CDPKs研究中已达成的共识和需要解决的问题。     

钙依赖蛋白激酶(CDPKs)在植物钙信号转导中的作用

CDPKs在植物钙信号转导中起重要作用。本文介绍了植物钙信号转导及CDPKs的结构与生化性质,在此基础上,重点总结了CDPKs在植物钙信号转导中的潜在调节作用,包括基因表达、代谢、离子和水分的跨膜运输、细胞骨架的动态变化、气孔运动和生长发育等,并提出了在CDPKs研究中已达成的共识和需要解决的问题。     

钙依赖的蛋白激酶与植物抗逆性

植物钙依赖的蛋白激酶(Calcium-dependent protein kinases,CDPKs)是细胞Ca2 信号的受体,同时具有Ca2 受体蛋白和Ser/Thr蛋白激酶的功能。许多植物CDPKs基因受环境胁迫刺激发生表达水平的改变,这些基因在植物逆境胁迫的Ca2 信号转导中起着十分重要的作用,为植物CDPKs抗逆功能的研究和植物的抗逆遗传改良提供了理论基础和基因资源。     

盐胁迫对玉米根尖质膜上受钙激活的蛋白激酶的影响

以02mal／L的NaCl对玉米根尖进行盐胁迫,导致质膜上一种受钙激活的蛋白激酶（该激酶表现为钙依赖蛋白激酶的特性）的活性迅速增加。盐胁迫至15min时激酶的活性达到最大,较对照高30％,以后逐渐降低,盐胁迫至切50min时激酶活性仍略高于对照。10％PEG6000处理玉米很尖也可诱导质膜上受钙激活的蛋白激酶活性增加。用外源ABA处理玉米根尖,未导致上述蛋白激酶活性的变化。放射自显影显示质膜上33kD和58kD两种蛋白可能是质膜受钙激活的蛋白激酶的内源底物。     

盐胁迫下植物的细胞信号转导

近年来,植物对环境胁迫的响应在细胞和分子水平上得到了广泛研究。一般来说,胁迫信号首先被膜受体感知,然后传递至细胞中启动胁迫响应基因,调节植物对胁迫的耐受。了解植物感知与传递环境胁迫信号的途径并完成对环境胁迫的响应,是生物学重要的基础研究内容。简要介绍了在盐胁迫下植物细胞信号转导的一系列过程。     

灰绿藜和碱蒿NHX基因 3'-UTR序列的差异性分析

采用3'末端快速扩增技术,分别从新疆野生盐生植物灰绿藜和碱蒿中克隆CgNHX和AaNHX cDNA 3'末端.测序结果表明克隆获得的片段为CgNHX和AaNHX基因3'末端,并且CgNHX和AaNHX3'-UTR的不同拷贝之间存在很大的差异性.序列同源性分析结果显示,AaNHX基因3'-UTR与CgNHX基因3'-UTR同源性高达52%,两者与SsNHX(碱蓬NHX)同源性分别达到60%和54%,表明NHX基因的加工方式可能相同,同时说明该基因在野生盐生植物中的功能是很重要的.     

灰绿藜液泡膜焦磷酸酶基因的克隆及表达分析

采用同源克隆的方法,获得盐生植物灰绿藜的液泡膜焦磷酸酶基因(VP1)全长cDNA,命名为CgVP1。生物信息学预测分析表明,CgVP1基因包含一个2 292bp的开放阅读框,编码763个氨基酸。CgVP1不仅具有与植物液泡膜焦磷酸酶共有的氨基酸序列DVGADLVGKVE,而且CgVP1与其它植物的VP1相似性达86%。跨膜结构域预测显示,CgVP1氨基酸序列含有12个跨膜螺旋区,可能定位于细胞膜系统上。RT-PCR检测表明,200mmol/L NaCl条件下萌发生长的灰绿藜,再进行800mmol/L NaCl胁迫处理24h后,CgVP1基因表达显著增强。不同浓度KCl、CaCl2、MgCl2分别处理24h,KCl和MgCl2浓度增高,CgVP1基因表达下降,CaCl2则不影响CgVP1基因表达。研究结果表明,灰绿藜CgVP1基因表达对不同种类盐胁迫响应不同,NaCl胁迫可以上调CgVP1基因表达。该研究结果有助于阐明盐胁迫对盐生植物灰绿藜CgVP1基因表达的调控作用。     

NaCl胁迫对灰绿藜中保护酶活性及MDA含量的影响

目的：研究NaCl胁迫对灰绿藜（Chenopodium glaucum L.）各部位中保护酶活性及MDA含量的影响。方法：对灰绿藜进行控制条件下的NaCl胁迫实验,测定分析不同NaCl浓度下（0、100、200、300、400和500mmol/L）各部位中3种保护性酶活性及MDA含量变化。结果：随着NaCl浓度的增大,灰绿藜根茎叶中的保护酶活性均在一定范围内随着盐浓度的升高而增加;根、茎、叶中的MDA含量均迅速升高;随着NaCl胁迫时间的延长,叶中酶活性的趋势较为平缓或者下降;而根和茎中的酶活性则随着时间的延长逐渐上升;根中MDA的含量与胁迫初期相比,没有较明显的变化;而茎和叶中的MDA含量则有明显下降的趋势。结论：随着NaCl浓度的增大,细胞膜的膜脂过氧化程度得到加强;而随着NaCl胁迫时间的延长,细胞膜的受损程度可得到一定缓解。     

逆境胁迫诱导基因的结构,功能与表达调控

对有关逆境响应基因的最新进展作了一简要的综述,在逆境条件下,脱落酸（ＡＢＡ）浓度增加,诱导许多新的基因表达及蛋白质合成,已克隆到几百种逆境响应基因,其中大多数可受外源ＡＢＡ的诱导,对这些基因及蛋白质的功能已有所了解,认为它们可能与的抗逆能力有关,目前认为有多条信号传递途径参与胁迫信号的转导。     

藜对干旱胁迫的生理生化反应

干旱是植物最易遭受的胁迫之一,每年由于干旱胁迫给农业造成损失几乎相当于其他所有环境因子胁迫所造成的损失的总和。通过人工控制水分模拟干旱来研究生长期的藜对干旱胁迫的生理生化反应,以期望为干旱农业的高效生产提供理论依据。以盆栽的藜为材料,用控制浇水的方法分对照、轻度胁迫、中度胁迫、重度胁迫4个组,研究了不同程度干旱胁迫对藜叶片的水分状况、渗透调节物质、活性氧代谢以及内生保护系统的影响。结果表明:在干旱胁迫下,藜叶片相对含水量(RW C)、自由水含量(FW C)下降,束缚水含量(BW C)上升;可溶性糖、脯氨酸、K 、C a2 含量增加,表现出藜对适度干旱有一定的适应性。但重度干旱胁迫,O2.产生速率和丙二醛(M DA)含量显著提高,导致膜损伤,质膜透性上升;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性先上升,后下降;抗坏血酸(A SA)含量降低。过分干旱胁迫对藜会造成一定伤害。     

盐胁迫下藜的形态结构与生理响应

本文采用石蜡切片、扫描电镜和体视显微镜对藜进行了形态结构观察和多种生理指标检测,研究在盐胁迫下藜的结构和生理变化。结果表明：在花期,藜的株高和茎粗显著降低,叶未产生明显肉质化。高盐（300mmol·L^-1）胁迫下,叶维管束的导管数量及形成层层数增加,茎的维管束密度增加,根木质化程度增强,大导管密度显著降低。叶下表面的盐囊泡较上表面多,叶和茎细胞中均含有簇状结晶。随着盐浓度的升高,叶片中含水量降低,相对电导率升高,丙二醛（MDA）含量无显著变化,叶绿素含量在苗后期先升高后降低,在花期,其含量随盐浓度升高而降低。300mmol·L^-1盐胁迫下,苗后期的可溶性糖、脯氨酸7L-N-菜碱含量显著增J／w;至花期,脯氨酸及甜菜碱含量显著高于对照。以上结果初步显示,高浓度盐胁迫对花期的藜形态结构及部分生理指标均比苗期产生显著影响,但300mmol·L^-1盐胁迫下藜仍能完成其生活史。     

藜的光合特性研究

5月中旬选取典型晴天用L I-6400便携式光合仪对藜从第一片完全展开叶倒数第3~5片功能叶进行有关光合参数的测定.结果表明:藜的光合日变化呈双峰型,有明显的“午休”现象,第1个峰值出现在8:30左右,P n达到9.34μm o l CO2.m-2.s-1;第2个峰值出现在16:00左右,P n为4.26μm o l CO2.m-2.-s 1.造成光合午休的主要原因是受气孔调节.在400μm o l.m o-l 1CO2浓度下藜的光饱和点(LSP)为1 350μm o l CO2.m-2.-s 1左右,光补偿点(LCP)为22.5μm o l CO2.m-2.-s 1左右;表观量子效率(AQY)为0.035μm o l CO2.m o-l 1photons.二氧化碳饱和点(CSP)在976μm o l CO2.m o-l 1左右,二氧化碳补偿点(CCP)在40μm o l CO2.m o-l 1左右,羧化效率(CE)为0.113 2μm o l CO2.m-2.-s 1.说明藜是一种具有较强耐荫能力的C3型阳性植物.     

藜磷酸肌醇5-磷酸酶基因(CaP5P)的表达分析和胁迫响应检测

植物通过多种信号途径感知外界环境变化,从而引发一系列的信号级联反应,其中磷脂信号途径起着重要的作用。本研究从藜盐胁迫差减文库中获得了一个EST05序列,利用RT-PCR检测了其在非生物胁迫下表达趋势,显示EST05序列在非生物胁迫下的表达有升高。随后利用RACE技术获得其全长编码序列,测序结果显示其与蓖麻(Ricinus communis) 的磷酸肌醇5-磷酸酶基因(P5P)的同源性达56%,遂将其命名为CaP5P。最后过量表达CaP5P在拟南芥中初步验证了功能,转基因植株表现对盐胁迫耐受性降低的趋势,呈现负调控的特征。本研究对磷酸肌醇5-磷酸酶基因功能的初步研究为磷脂信号途径中负调控组分的分析提供了参考依据。     

藜叶中黄酮类化合物体外抗氧化活性研究

为了探讨藜叶中黄酮类化合物的体外抗氧化活性,采用有机溶剂提取法和色谱柱法对藜叶中化学成分进行提取与分离;以Vc作对照,对分离纯化的芦丁、乙酸乙酯浸膏和正丁醇浸膏进行DPPH·、O2^-·和·OH的清除效果试验。结果表明：三者对DPPH·、O2^-·、·OH均具有清除作用,且与浓度呈量效关系,芦丁对·OH清除效果优于Vc,芦丁具有较强的清除DPPH·能力,其IC50为0．05μg／mL。     

藜的营养成分及作为新型蔬菜资源的评价

对藜的营养成分进行了测定并对其作为新型蔬菜进行了评价。藜具有较高含量的维生素C,β-胡萝 卜素,以及Fe、Zn、Mn和Cu等微量元素,氨基酸的种类达17种,其中7种为人体必需氨基酸。藜种子中粗脂 肪的含量是16．4％,含有多种油酸,其中亚油酸和亚麻酸是人体必需脂肪酸,尤其是亚油酸含量高达 53．86％。还讨论了藜的生物学特性、对环境的适应性及食用处理方法。并认为藜是一种很有开发利用前景 的野生蔬菜资源。     

新疆干旱区植物藜的种子异型性及其萌发机理

新疆干旱区分布的植物藜(Chenopodium album)的种子有黑色和褐色两种类型。对藜的异型性种子从形态结构、不同环境因素及激素或化学物质对萌发的影响以及同工酶谱等方面进行了研究,并对其萌发及适应异质环境的机理进行了讨论。结果表明:(1)藜的异型性种子在形态结构、萌发休眠特性等方面都存在明显差异:黑色种子种皮厚且硬,休眠,萌发慢,萌发率低;褐色种子种皮薄而软,不休眠,萌发快且萌发率高;(2)黑色种子的休眠可通过切除胚根外缘种皮得以完全解除;(3)赤霉素、乙烯利对黑色种子的萌发无明显促进作用;KNO3可较显著促进黑色种子的萌发;协同使用乙烯利和KNO3时,可显著提高黑种子萌发率,完全打破休眠;(4)黑色种子和褐色种子的酯酶、过氧化物酶及过氧化氢酶同工酶谱带存在差异;(5)黑色种子的萌发需要光照,而褐色种子则对光不敏感;低温贮藏对二者的萌发均无显著影响,尽管黑色种子的萌发率有波动。研究结果初步显示黑色种子的休眠是内源(胚)和外源(种皮)因素共同所致。藜的种子异型性及其萌发机理的形成是其对新疆干旱区异质化环境的高度适应。     

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.     

Developmental process of sun and shade leaves in Chenopodium album L.

The authors’ previous study of Chenopodium album L. revealed that the light signal for anatomical differentiation of sun and shade leaves is sensed by mature leaves, not by developing leaves. They suggested that the two‐cell‐layered palisade tissue of the sun leaves would be formed without a change in the total palisade tissue cell number. To verify that suggestion, a detailed study was made of the developmental processes of the sun and shade leaves of C. album with respect to the division of palisade tissue cells (PCs) and the data was expressed against developmental time (leaf plastochron index, LPI). The total number of PCs per leaf did not differ between the sun and shade leaves throughout leaf development (from LPI ?1 to 10). In both sun and shade leaves, anticlinal cell division of PCs occurred most frequently from LPI ?1 to 2. In sun leaves, periclinal division of PCs occurred synchronously with anticlinal division. The constancy of the total number of PCs indicates that periclinal divisions occur at the expense of anticlinal divisions. These results support the above suggestion that two‐cell‐layered palisade tissue is formed by a change of cell division direction without a change in the total number of PCs. PCs would be able to recognize the polarity or axis that is perpendicular to the leaf plane and thereby change the direction of their cell divisions in response to the light signal from mature leaves.