钙和钙调素对机械刺激诱导的烟草悬浮培养细胞耐热性的调控

机械刺激（mechanical stimulation,MS）可提高烟草悬浮培养细胞的钙调素（calmodulin,CaM）活性,诱导烟草悬浮培养细胞耐热性的形成,外源Ca2＋可加强,而Ca2＋螯合剂EGTA、质膜Ca2＋通道阻塞剂La3＋和胞内Ca2＋通道阻断剂钌红（RR）,以及CaM拮抗剂氯丙嗪（CPZ）和三氟拉嗪（TFP）则削弱这种耐热性的形成。这些暗示Ca2＋和CaM参与MS诱导的烟草悬浮培养细胞耐热性形成的调控。     

钙信使系统对机械刺激诱导的烟草悬浮培养细胞中H_2O_2爆发的调控

机械刺激可诱导烟草悬浮培养细胞H2O2的爆发,外源Ca2＋有强化作用,而Ca2＋螯合剂EGTA、质膜Ca2＋通道阻塞剂La3＋、胞内Ca2＋通道阻断剂钌红,以及钙调素拮抗剂氯丙嗪和三氟拉嗪则削弱机械刺激诱导的氧化爆发。这暗示以钙和钙调素为核心的钙信使系统对机械刺激诱发的烟草悬浮培养细胞中H2O2的爆发有调控作用。     

细胞壁中的过氧化物酶参与机械刺激诱导的烟草悬浮培养细胞的氧化爆发

细胞壁中的过氧化物酶（CWPOD）是植物细胞中产生H2O2的酶源之一。机械刺激可提高烟草悬浮培养细胞中CWPOD的活性,促进烟草悬浮培养细胞中H2O2的积累,增加悬浮细胞培养介质的pH值。用CWPOD的抑制剂KCN或水杨苷异羟肟酸（SHAM）预处理烟草悬浮细胞后,机械刺激诱发的H2O2爆发和介质pH值的增加都不同程度地受到削弱。这些结果暗示CWPOD有可能参与了机械刺激诱发的烟草悬浮细胞中H2O2爆发的形成。     

机械刺激诱导的烟草悬浮培养细胞耐热性及其与过氧化氢的关系

机械刺激可诱发烟草悬浮培养细胞中H2O2的积累,提高烟草悬浮培养细胞在高温胁迫下的存活率和再生能力,缓解高温胁迫下的细胞活力丧失和膜伤害,外源H2O2预处理也可提高烟草悬浮细胞的耐热性。这些暗示H2O2作为信号分子可触发机械刺激诱导的烟草悬浮细胞耐热性形成。     

细胞外钙调素对烟草悬浮培养细胞蛋白质磷酸化作用的影响

用液体闪烁计数法研究了细胞外钙调素对烟草悬浮培养细胞质蛋白质磷酸化的作用。结果表明烟草细胞细胞质蛋白质磷酸化活性在细胞培养过程中逐渐增加,达到最高峰后又开始下降。在细胞质蛋白质磷酸化强度高峰时,加入抗CaM血清后,细胞质蛋白质磷酸化活性受到了部分抑制。加抗CaM血清后再补加CaM能够部分解除抗CaM血清对细胞质部分与细胞核部分蛋白质磷酸化的抑制作用。外加纯化钙调素可以引起烟草悬浮培养细胞细胞质蛋白质磷酸化的活性增强,并且这种增强作用具有时间（高峰为70min）与剂量（最适为CaM10-7mmol/L）依赖性。CaM引起的细胞质蛋白质磷酸化变化与红光所引起的细胞质蛋白质磷酸化变化在时间进程上是不相同的。     

细胞外钙调素对烟草悬浮培养细胞蛋白质磷酸化作用的影响

用液体闪烁计数法研究了细胞外钙调素对烟草悬浮培养细胞质蛋白质磷酸化的作用。结果表明：烟草细胞细胞质蛋白质磷酸化活性在细胞培养过程中逐渐增加,达到最高峰后又开始下降。在细胞质蛋白质磷酸化强度高峰时,加入抗CaM血清后,细胞质蛋白质磷酸化活性受到了部分抑制。加抗CaM血清后再补加CaM能够部分解除抗CaM血清对细胞质部分与细胞核部分蛋白质磷酸化的抑制作用。外加纯化钙调素可以引起烟草悬浮培养细胞细胞质蛋白质磷酸化的活性增强,并且这种增强作用具有时间（高峰为70min）与剂量（最适为CaM10^-7mmol/L）依赖性。CaM引起的细胞质蛋白质磷酸化变化与红光所引起的细胞质蛋白质磷酸化变化在时间进程上是不相同的。     

17β-雌二醇诱导血管内皮细胞一氧化氮释放及其与细胞内钙的关系

利用小牛胸主动脉内皮细胞（ＢＡＥＣｓ）作为模型,观察１７β－雌二醇（Ｅ２）ＢＡＥＣｓ一氧化氮（ＮＯ）释放、一氧化氮合酶（ｅＮＯＳ）ｍＲＮＡ表达和细胞内钙（〔Ｃａ＾２＋〕ｉ）的影响,以及雌激素受体（ＥＲ）拮抗剂ｔａｍｏｘｉｆｅｎ和ＮＯＳ抑制剂（Ｌ－ＮＡＭＥ）的作用。结果显示,Ｅ２（１０＾－１２￣１０＾－８ｍｏｌ／Ｌ）呈尝试依赖性促进ＢＡＥＣｓ中ＮＯ的释放,以１０＾－８ｍｏｌ／Ｌ浓度Ｅ２处理ＢＡＥＣｓ     

烟草培养细胞中钙离子,钙调素与细胞质流的关系

烟草愈伤组织的培养细胞中,当钙离子载体将Ca~(2 )导入细胞时,细胞质流停止.CaM拮抗剂试验表明,高钙使细胞质流停止的效应可能与CaM无关,除W7外的多种CaM拮抗剂都明显而且可逆地抑制细胞质流。酶联免疫吸附分析(ELISA)检出培养细胞中存在有CaM。间接酶标免疫组织化学分析进一步证明CaM存在于胞质条纹中。     

外源钙调素与拟南芥悬浮培养细胞结合位点的观测及其胞外效应

以拟南芥悬浮培养细胞为实验体系,借助外源荧光及同位素标记钙调素,研究结果表明外源钙调素不能被主动内吞入细胞内,而是主要以完整分子形式结合在细胞外表面;外源纯化钙调素可促进正向型质膜囊泡中的鸟苷酸三磷酸水解酶活性升高,也可引起拟南芥悬浮细胞质游离钙离子浓度的特异升高,表明外源钙调素可能通过细胞表面位点跨膜信号转换为细胞内信号,从而调节生物学活性。     

Cd~（2＋）胁迫诱导烟草悬浮细胞脯氨酸积累的生化途径及外源脯氨酸对Cd~（2＋）胁迫下H_2O_2产生的抑制作用

Cd~（2＋）可提高烟草悬浮细胞脯氨酸的含量,顺序上调脯氨酸合成关键酶鸟氨酸转氨酶（OAT）、精氨酸酶、△~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶（P5CS）和谷氨酸脱氢酶（GDH）的活性,降低脯氨酸降解关键酶脯氨酸脱氢酶（ProDH）的活性,表明Cd~（2＋）胁迫诱导烟草细胞脯氨酸的积累是脯氨酸合成的鸟氨酸途径和谷氨酸途径顺序激活、而脯氨酸降解途径显著抑制的综合结果。此外,Cd~（2＋）能导致烟草细胞H_2O_2的快速产生及H_2O_2产生相关酶（质膜NADPH氧化酶、细胞壁多胺氧化酶及共价结合与离子结合细胞壁过氧化物酶）活性升高和脂质过氧化产物丙二醛（MDA）增加,导致烟草细胞的氧化胁迫。外源脯氨酸预处理显著抑制了Cd~（2＋）诱导的烟草细胞H_2O_2的产生与MDA的增加,减轻了Cd~（2＋）诱导的氧化胁迫。而脯氨酸抑制Cd~（2＋）诱导的H_2O_2产生可能是由于脯氨酸抑制了H_2O_2产生相关酶的活性所致。     

一氧化氮对盐胁迫下烟草细胞渗透调节能力的影响

一氧化氮(NO)作为信号分子广泛参与植物的生长发育、逆境胁迫响应过程。为了明确NO对细胞渗透调节作用,该研究以NaCl为盐胁迫因子,以烟草悬浮细胞为材料,研究了NO对盐胁迫下细胞渗透调节能力的影响。结果显示:(1)NaCl胁迫能诱发烟草细胞内源NO的生成,且100mmol·L-1 NaCl诱发了细胞内源NO的快速产生,在1h达到峰值,NO产生量约为对照的2倍,之后NO产生量快速下降,直至3h才逐渐回升,并在48h内维持在较高水平。(2)外源NO显著增强了烟草细胞的抗渗透胁迫能力,且150μmol·L-1 NO供体硝普钠(SNP)处理显著提高了NaCl胁迫下细胞的活力和再生能力(提高幅度分别为78.6%和63.2%),降低了细胞死亡率(降幅约为48.5%);SNP处理下的NaCl胁迫细胞能更大程度降低渗透势,延缓水势的降低,维持细胞压力势。(3)外源NO显著促进了NaCl胁迫细胞中脯氨酸的合成和积累,且150μmol·L-1 SNP处理将NaCl胁迫细胞中的脯氨酸含量提高25.9%;SNP处理也影响了脯氨酸代谢关键酶的活性和基因表达水平,即提高了谷氨酸脱氢酶(GDH)、精氨酸酶和鸟氨酸转氨酶(OAT)的活性,降低了脯氨酸脱氢酶(PDH)的活性,同时使GDH、OAT和PDH基因的表达表现出与酶活性相似的变化趋势。研究表明,NO参与了盐胁迫下烟草细胞的渗透调节,通过调控脯氨酸代谢可能是NO参与渗透调节的重要机制。     

NO对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素生物合成的促进作用研究

一氧化氮 (NO)是近年来发现的一种新型植物信号分子。以硝普钠 (Sodiumnitroprusside ,SNP)为一氧化氮 (NO)的供体 ,研究外源NO对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素生物合成的影响。试验结果表明 ,金丝桃悬浮细胞在含 0 5和 15 0mmol LSNP的培养基中培养 2 0d后 ,细胞的干重分别为对照组的 140%和50% ;细胞中金丝桃素的含量分别为对照组的 98%和210%。试验结果表明 ,低浓度SNP处理有利于金丝桃悬浮细胞生长 ,而高浓度SNP可以促进金丝桃素的合成。在细胞培养初期 (0d)加入 0.5mmol LSNP并在指数生长后期 (14d)加入15.0mmol LSNP的金丝桃悬浮细胞在培养 2.5d后 ,细胞的干重和金丝桃素的含量分别为对照组的1.4和1.8倍 ,金丝桃素的产量达15.2mg/L ,比对照高3.2倍。SNP对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素含量的影响可以被NO专一性淬灭剂CPITO(2-4-carboxyphenyl-4 ,4 ,5 ,5-tetramethylimidazoline-1-oxyl-3-oxide)所抑制,说明SNP是通过其分解产物NO影响细胞生长和金丝桃素的合成。试验结果同时表明,在15.0mmol/L的SNP处理下,金丝桃悬浮细胞中的苯丙氨酸解氨酶(PAL)的活性显著升高,推测NO可能通过触发金丝桃悬浮细胞的防卫反应,激活了细胞中金丝桃素的生物合成途径。     

NO对银杏悬浮细胞生长及黄酮类物质合成的影响

以硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)为一氧化氮(NO)的供体,向银杏悬浮细胞培养液中加入不同浓度的SNP,研究外源NO对银杏悬浮细胞生长状况、过氧化氢酶(CAT)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性和黄酮类物质生物合成的影响.结果表明,低浓度SNP有利于银杏悬浮细胞生长,而高浓度SNP可以促进黄酮类物质的合成.银杏悬浮细胞在添加0.5和10 mmol/L SNP的培养基中培养16 d时,细胞干重分别为对照组的134%和73%;在添加10 mmol/L SNP的培养基中培养20 d时,细胞中黄酮类物质的含量为对照组的136%.同时,10 mmol/L SNP促进银杏悬浮细胞PAL和CAT活性显著升高.NO专一性淬灭剂c-PITO(carboxyl phenyltetramethylimidazoleoxide)抑制SNP对银杏悬浮细胞生长、CAT活性、PAL活性和黄酮类物质含量的促进作用,说明SNP是通过其分解产物NO影响细胞生长和黄酮类物质的合成.根据这些结果推测,NO可能通过触发银杏悬浮细胞的防卫反应,激活了细胞中黄酮类物质的生物合成途径.     

Ca~(2+)参与NO对蚕豆气孔运动的调控

观察了Ca2 + 、Ca2 + 的螯合剂和Ca2 + 通道抑制剂对NO调控的蚕豆气孔运动的影响。结果表明 ,NO的供体 1～ 10 0 μmol/LSNP (sodiumnitroprusside ,硝普纳 )可诱导气孔关闭 ;除去表皮条缓冲液中的Ca2 + 后 ,NO不再影响气孔的运动 ;Ca2 + 的螯合剂EGTA和BAPTA几乎可以完全抑制NO诱导的气孔关闭作用 ;胞内钙通道抑制剂钌红 (rutheniumred)和L型Ca2 + 通道阻断剂硝苯吡啶 (nifedipine)能够减弱SNP诱导气孔运动的关闭趋势 ;加入Ca2 + 通道抑制剂LaCl3 ,则外源NO失去其诱导气孔关闭的作用。说明在NO调控的气孔运动中 ,在NO信号途径的下游可能涉及来自胞内和胞外Ca2 + 的参与 ,并且胞外Ca2 + 更为重要。     

NO和茉莉酸甲酯对黄芩悬浮细胞生长及黄芩苷合成的影响

以硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)为一氧化氮(nitric oxide,NO)的供体,向黄芩(Scutellaria baicalensis)悬浮培养细胞系中添加SNP和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MJ),考察这两种诱导子在不同的添加时间、添加浓度及混合配比使用对黄芩悬浮细胞系生长和黄芩苷含量的影响。研究结果表明：低浓度的外源NO有利于细胞的生长,但对黄芩苷积累无作用,而MJ有利于黄芩苷的合成,但抑制细胞生长,且两者的适用浓度范围和添加时间存在差异。在细胞培养初期(0天)添加0.05 mmol·L~(-1)SNP,而在细胞生长对数中期(8天)添加10μmol·L~(-1)的MJ,细胞鲜重可达到对照的1.2倍,黄芩苷总量达到对照的2.96倍。     

缺氧缺糖对培养海马神经细胞中一氧化氮和钙离子的影响

在缺血性脑损伤中 ,NO起着重要作用。研究了原代培养的海马神经细胞中 ,缺氧缺糖对NO合成的影响。利用激光共聚焦显微镜和荧光指示剂 ,对胞内钙离子和NO的变化进行实时检测 ,并用HPLC检测了缺氧缺糖导致的谷氨酸释放。结果表明 ,缺氧缺糖引起胞内钙离子浓度升高和NO合成增加。经过 2 0min缺氧缺糖处理后 ,胞外谷氨酸的浓度比对照组高出约10 0 %。N 甲基 D 天冬氨酸 (N methyl D aspartate,NMDA)的拮抗剂MK 80 1对缺氧缺糖引起的细胞内钙离子和NO的升高有明显抑制作用。去除细胞外液的钙离子和加入钙调蛋白抑制剂三氟拉嗪都可以抑制缺氧缺糖引起的NO升高。以上结果提示 ,缺氧缺糖引起神经细胞NO合成增加 ,这种合成受谷氨酸释放 ,胞内钙离子浓度和钙调蛋白的调控。