水杨酸调节决明根系铝诱导的氧化胁迫

水杨酸(Salicylic acid,SA)在调节生物和非生物胁迫,诱导植物氧化胁迫中起着重要的作用,但对铝诱导的氧化胁迫的调节作用尚不清楚.本文研究了SA对决明(Cassiatora L.)根系铝诱导的H2O2和O2-含量变化,包括抗氧化酶活性以及细胞质膜过氧化胁迫变化的影响.介质中20 μmol/L铝处理增加质膜透性,导致MDA含量上升及根尖细胞Evans blue染色加重(测定细胞死亡),而外源供给5 μmol/L SA能缓解铝诱导的氧化胁迫.SA处理能明显降低根尖H2O2和O2-的含量,但两者含量与CAT、APX和GR的活性变化没有相关性,而与POD活性增加有关.水杨酸诱导H2O2含量的下降与抑制O2积累和SOD活性有关.结果表明,SA可能激活一条由H2O2介导的、依赖于POD的抗氧化机制来缓解脂质的过氧化作用.     

外源水杨酸对铝胁迫下菊芋根系分泌物的影响

为探究铝胁迫对菊芋根系分泌物的影响以及外源水杨酸(SA)的缓解作用,该文以耐铝型南京菊芋和铝敏感型资阳菊芋为试验材料,采用土培法,设置铝浓度500μmol·L^-1,分析了不同浓度(10、100、1 000μmol·L^-1)SA对铝胁迫下菊芋根系分泌物中有机酸、氨基酸以及根尖相关代谢酶活的影响。结果表明：(1)单铝胁迫会导致菊芋根系分泌物中柠檬酸、草酸、苹果酸浓度升高,且南京菊芋升高幅度大于资阳菊芋;柠檬酸合酶和苹果酸脱氢酶在单铝胁迫下活性增强;脯氨酸含量显著提升,总氨基酸浓度均显著减少。(2)外源SA加入后,南京菊芋根系分泌的柠檬酸、草酸、苹果酸浓度均得到不同程度提高,但经高浓度(1 000μmol·L^-1)SA处理后资阳菊芋根系分泌草酸显著降低,且在各浓度SA处理下苹果酸浓度均无明显变化;柠檬酸合酶活性出现不同程度的增强,但对南京菊芋根尖中苹果酸脱氢酶活性影响不大,且高浓度(1 000μmol·L^-1)SA处理后显著降低了资阳菊芋根尖中苹果酸脱氢酶活性;脯氨酸含量显著下降,从总氨基酸浓度变化来看,...     

铝胁迫下植物根系的有机酸分泌及其解毒机理

酸性土壤中的铝毒害问题,已成为限制植物生长发育的主要因素之一.耐铝植物通过根系分泌有机酸来解除或减轻铝的毒害是外部解铝毒的重要机制.文章对铝胁迫下植物根系分泌有机酸的种类,有机酸解铝毒机理、解铝毒能力,有机酸分泌方式及调控其分泌的主要因素等相关研究进行综述.     

水杨酸调控内源H_2S缓解黑大豆铝胁迫的作用机理研究

该研究以铝(Al)敏感型黑大豆(SB)根为实验材料,通过一系列生理生化和组织化学实验手段,探讨了水杨酸(SA)通过调控内源H_2S信号缓解铝胁迫的作用方式。结果表明:(1)AlCl_3处理黑大豆SB根系Al积累增加,AlCl_3与SA共处理能明显抑制Al在SB根系的累积,加入H_2S清除剂(HT)或H_2S合成抑制剂(PAG)后SB根系Al累积量增加。(2)SA使Al胁迫下黑大豆(SB)根内源H_2S水平增加1.5倍,并显著缓解Al胁迫导致的根生长抑制、活性氧(ROS)累积、氧化损伤和细胞死亡,共处理HT或PAG均能够显著降低内源H_2S水平,并可逆转上述所有SA对Al胁迫的缓解效应。(3)SA降低了Al胁迫下黑大豆(SB)根尖抗氧化酶CAT、SOD和APX活性,抑制SB根系细胞ROS的产生,用HT或PAG抑制H_2S信号可增强抗氧化酶活性。(4)在Al胁迫条件下,SA可进一步上调一系列耐Al基因的表达,包括外部解毒机制中的耐铝转录因子GmART1、柠檬酸合成酶基因GmCS、柠檬酸转运蛋白基因GmMATE,内部解毒机制中的苹果酸转运蛋白基因GmAlCT以及Al3+相关转运蛋白基因GmAlS1和GmNIP1;2,通过HT或PAG降低内源H_2S水平可逆转SA对上述基因表达的调控。(5)SA可提高Al胁迫下黑大豆(SB)根柠檬酸的分泌量,此效应亦可被HT或PAG抑制。研究发现,H_2S可作为SA的下游信号参与调控黑大豆(SB)响应Al胁迫的过程,为揭示植物Al耐受信号调控网络途径提供部分新的理论基础。     

山黧豆根系对H2O2诱导氧化胁迫的生理应答

以水培7d苗龄的山黧豆幼苗为材料,向水培溶液中施加不同浓度H2O2处理山黧豆幼苗24h,分析山黧豆根系受氧化胁迫的程度与抗氧化系统的应答特征,以揭示山黧豆对氧化胁迫的耐受机制。结果显示:(1)随外源H2O2处理浓度的不断增加,山黧豆幼苗侧根的数目无显著变化,而其根的鲜重则显著降低。(2)同时,根系组织的内源H2O2染色范围和程度显著增高,但根尖区域始终保持较低水平的H2O2;相反,O-·2染色范围和程度明显减少,根尖区域却始终保持较高水平的O-·2。(3)同期根系抗坏血酸(ASC)含量及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性均表现出了先升高后降低的趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)一直表现为持续上升的趋势。研究表明,在外源H2O2胁迫条件下,山黧豆根系O-·2的积累可能与其生长和活力呈正相关,而根系H2O2的积累则与其受氧化胁迫程度呈正相关;低浓度的H2O2处理可以提高山黧豆抗氧化系统对体内活性氧的清除能力。     

植物铝胁迫响应基因的研究进展

铝毒是酸性土壤中植物生长和作物生产的主要限制因子.近年来的很多研究应用差异显示PCR、抑制差减cDNA文库和DNA微正列等技术,在一些铝耐受型和敏感型植物中鉴定了很多铝胁迫响应基因.本研究通过参阅国内外有关报道和结合本实验室的研究成果,从铝诱导的通道蛋白、代谢相关、胁迫和细胞死亡以及信号转导相关基因4个方面的研究进展进行了综述.     

铝毒胁迫诱导菜豆柠檬酸的分泌与累积

水培试验结果表明 ,铝毒诱导菜豆柠檬酸的分泌与累积存在着显著的基因型差异 .Al3 + 浓度 <5 0 μmol·L-1时 ,柠檬酸分泌量随Al3 + 浓度的增大而增加 ;Al3 + 浓度在 5 0～ 80 μmol·L-1时 ,柠檬酸分泌量随Al3 + 浓度的增大而减小 .不同菜豆基因型以G1984 2的柠檬酸分泌量最大 ,单位干重Al吸收量最小 .铝毒胁迫时 ,不同菜豆基因型叶片柠檬酸累积量无明显差异 ,根系柠檬酸累积量为G1984 2 >AFR >ZPV >G5 2 73.菜豆柠檬酸分泌量缺P处理 <铝毒胁迫 ,5 0 μmol·L-1LaCl3 不能诱导菜豆分泌柠檬酸 ,表明柠檬酸的分泌与累积是菜豆抗铝毒胁迫的重要生理反应     

水杨酸对小白菜抗铅胁迫的诱导

0.3 mmol/L铅胁迫下小白菜（Brassica rapa var. chinensis）生长受到显著抑制,0.1 mmol/L水杨酸（salicylic acid）诱导处理能显著缓解0.3 mmol/L铅胁迫对小白菜幼苗生长的抑制;并且水杨酸对铅胁迫下小白菜的生长存在“低促高抑”效应,当水杨酸处理浓度达到1.5 mmol/L时,不但不能缓解铅对小白菜的毒害,反而加重毒害,这可能与高浓度水杨酸与铅形成的复合伤害有关。     

氧化胁迫对Alkalibacterium sp. F26防御酶和辅因子的影响

将一株能够高产过氧化氢酶的低度嗜盐嗜碱茵Alkalibacterium sp.F26作为模式微生物,采用高效液相色谱技术测定胞内代谢物浓度,研究氧化胁迫对其防御酶活性和辅因子的影响.研究结果表明:相比低浓度H2O2(＜1 mmol/L)胁迫,此菌株在高浓度H2O2(＞1 mmol/L)胁迫下的应答表现曼为明显:经3 mmol/L H2O2胁迫后胞内CAT酶活为106.54 U/mg protein,是对照产量的1.76倍;ATP浓度则从对照浓度20.55 μmol/L下降到17.80 μmol/L;NAD 浓度自对照样品的69.89 μmol/L减少至31.77 μmol/L.由于ATP和NAD 浓度的减少,相比未经过H2O2胁迫菌体.细胞能荷值EC从0.77降低至0.68,NADH/NAD 则从0.08增加至0.41.然而,这种应答机制在细胞受到低浓度H2O2的胁迫后并不明显:除发现100 μmol/L H2O2能够导致细胞防御机制的激活而使胞内ATP浓度相比对照有所增加的情况外,经50 μmol/L和500 μmol/L H2O2胁迫后胞内ATP水平从对照的22.69 μmol/L只下降到22.38 μmol/L和13.70 μmol/L;并且此种胁迫条件下NADH浓度变化也不显著.     

二氧化硫对小麦的氧化胁迫及其某些信号分子的调节

通过在密闭的培养箱中一次性通入不同体积浓度的SO₂气体,研究了小麦幼苗超氧自由基O2-含量和3种抗氧化酶活性的变化,探讨了信号分子水杨酸、乙烯和过氧化氢对SO₂氧化胁迫的调节作用.结果表明,当通入10和40 μl·L^-1 SO₂时,小麦叶片中O2-含量递增,过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性增强,但超氧化物歧化酶(SOD)活性降低.当SO₂浓度达到50 μl·L^-1时,POD和CAT活性也开始降低,此时叶片尖端出现坏死,叶片绿色部位滋生大量真菌.用1 mmol·L^-1水杨酸(SA)(pH6.5)浸泡小麦干种子6 h,或用10 mmol·L^-1 H₂O₂浸泡幼苗,O2-含量低于对照植株,而3种酶的活性高于对照植株,均可有效地减轻SO₂的氧化胁迫.在SO₂熏蒸下,乙烯显著抑制3种酶的活力,提高O2-的形成速率.SA与乙烯同时使用时,SA几乎完全消除了乙烯的负面作用.     

决明查尔酮合成酶基因的克隆及序列分析

以决明(Cassia tora)为实验材料,利用RT-PCR和RACE技术,从决明嫩叶中克隆出查尔酮合成酶(Chal-one synthase,CHS)基因,其cDNA全长为1 459 bp,编码一个由390个氨基酸残基组成的多肽.氨基酸序列分析表明,决明CHS基因的氨基酸序列中含有44.61%的中性疏水氨基酸,29.74%的中性亲水氨基酸,12.56%的酸性氨基酸和13.O8%的碱性氨基酸.决明CHS基因的氨基酸序列中具有CHS家族酶系的氨基酸保守残基,包括结合底物CoA的结合残基及催化聚酮合成的催化残基,表明其可能参与聚酮化合物的合成.决明与其它植物CHS的氨基酸序列的进化分析表明,其与同为豆科决明属的翼叶决明(Cassia alata)的同源性较近,并且CHS家族可以分为CHS亚家族与非CHS亚家族.将得到的序列提交GenBank,登录号为EU430077.     

水杨酸诱导植物抗性的研究进展

水杨酸是一种重要的内源信号分子,能够激活一系列植物抗性防卫反应.为了研究这种抗性反应,对水杨酸诱导植物抗病性、抗旱性、抗盐性及与乙烯作用的新进展作了概述,并从水杨酸与过氧化氢及其代谢酶类相互作用的角度探讨了水杨酸诱导植物抗性生理的分子机理.     

水杨酸诱导植物抗病性的新进展

水杨酸是一种重要的能激活一系列植物抗病防卫反应的内源信号分子.首先介绍了水杨酸在植物抗病性中的作用,并从水杨酸与过氧化氢及其代谢酶类相互作用的角度初步探讨了水杨酸诱导植物抗病性的分子机理,最后概述了目前这一领域中需要进一步研究的若干问题.     

渗透胁迫下水杨酸对玉米幼苗根系63.5 kD热稳定蛋白的调控作用

以抗旱性较强的玉米品种‘鲁单50’幼苗为材料,采用等渗的离子胁迫(0.8%NaCl,-0.6 MPa)和非离子胁迫(20%PEG)进行渗透胁迫处理,从受胁迫的玉米幼苗根系中分离出63.5 kD热稳定蛋白。用水杨酸(SA)处理幼苗96 h,取材进行SDS-PAGE电泳,发现63.5 kD热稳定蛋白既可被渗透胁迫诱导,也可被SA诱导产生,且SA对非离子渗透胁迫和离子渗透胁迫下诱导的该蛋白的表达表现出不同的作用,SA对非离子渗透胁迫下该蛋白的表达有抑制作用,而对离子渗透胁迫下该蛋白的表达有促进作用。SA对非离子渗透胁迫或离子渗透胁迫 ABA处理下的该蛋白的表达都表现出促进作用。研究表明,63.5 kD热稳定蛋白受SA信号途径的调控,并且在不同条件下,SA在参与和影响代谢过程的信号途径及其对代谢调控的机理可能存在差异。     

水杨酸对冷胁迫下香蕉幼苗抗冷性的效应

用0.6 mmol/L水杨酸(SA)喷洒香蕉幼苗叶片1 d后,于8℃低温胁迫5 d,研究水杨酸对香蕉幼苗抗冷性的影响。结果表明:SA降低了受低温胁迫的香蕉幼苗叶片相对电导率及丙二醛(MDA)和过氧化氢含量,减缓了可溶性蛋白质含量的下降,提高了脯氨酸含量及过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性。表明SA可通过提高香蕉幼苗抗氧化酶活性、清除活性氧的积累、减少膜损伤来缓解低温对香蕉幼苗的损伤。     

Oxidative Stress Responses Accompanying Photoinactivation of Catalase in NaCI-treated Rye Leaves

When segments of rye leaves (Secale cereale L.) grown at 90 μmol m^?2 s^?1 PAR were incubated at a higher photon flux of 400–500 μ mol m^?2 s^?1 PAR in the presence of 0.2-0.6 M NaCl, a preferential loss of catalase activity was induced. The extent of this decline increased with the concentration of NaCl. In addition, the accumulation of alternative antioxidative components, such as ascorbate, glutathione, glutathione reductase, or peroxidase, was inhibited. The total content of H₂O₂ was, however, lower in catalase-depleted than in untreated control leaves. The occurrence of strong oxidative stress in NaCl-treated leaves was indicated by marked declines in the ratios of reduced to oxidized ascorbate and glutathione and by the degradation of chlorophyll in light. The specific elimination of catalase activity by the inhibitor aminotriazole was also accompanied by a rapid decline in the ratio of reduced to oxidized glutathione but other symptoms of oxidative stress were much less severe than in the presence of NaCl. However, all symptoms of photooxidative damage seen in NaCl-treated leaves were closely mimicked by treatment with the translation inhibitor, cycloheximlde, in light. The results suggest that NaCl-induced oxidative damage in light was predominantly mediated by the inhibition of protein synthesis. By this inhibition the resynthesis of catalase, which has a high turnover in light, was blocked and the leaves were thus depleted of catalase activity and, in addition, the intensification of alternative antioxidative systems was also prevented.     

外源一氧化氮、水杨酸和过氧化氢对烟草叶片游离氨基酸和可溶性蛋白含量的影响

测定了NO、SA和H2O2三种信号分子对烟草氮代谢产物游离氨基酸、脯氨酸和可溶性蛋白质含量的影响。结果表明：NO、SA和H2O2能调节烟草脯氨酸、游离氨基酸和可溶性蛋白质含量。低浓度的NO和H2O2处理后12h能提高脯氨酸含量,而较高浓度的NO、SA和H2O2处理降低烟草脯氨酸和游离氨基酸含量;三者对脯氨酸、游离氨基酸和可溶性蛋白质含量的影响具有相似性。     

Salicylic Acid Application Mitigates Oxidative Damage and Improves the Growth Performance of Barley under Drought Stress

Drought is a severe environmental constraint, causing a significant reduction in crop productivity across the world. Salicylic acid (SA) is an important plant growth regulator that helps plants cope with the adverse effects induced by various abiotic stresses. The current study investigated the potential effects of SA on drought tolerance efficacy in two barley (Hordeum vulgare) genotypes, namely BARI barley 5 and BARI barley 7. Ten-day-old barley seedlings were exposed to drought stress by maintaining 7.5% soil moisture content in the absence or presence of 0.5, 1.0 and 1.5 mM SA. Drought exposure led to severe damage to both genotypes, as indicated by phenotypic aberrations and reduction of dry biomass. On the other hand, the application of SA to drought-stressed plants protected both barley genotypes from the adverse effects of drought, which was reflected in the improvement of phenotypes and biomass production. SA supplementation improved relative water content and proline levels in drought-stressed barley genotypes, indicating the osmotic adjustment functions of SA under water-deficit conditions. Drought stress induced the accumulation of reactive oxygen species (ROS), such as hydrogen peroxide (H₂O₂) and superoxide (O₂ ^•− ), and the lipid peroxidation product malondialdehyde (MDA) in the leaves of barley plants. Exogenous supply of SA reduced oxidative damage by restricting the accumulation of ROS through the stimulation of the activities of key antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione peroxidase (GPX). Among the three-applied concentrations of SA, 0.5 mM SA exhibited better mitigating effects against drought stress considering the phenotypic performance and biochemical data. Furthermore, BARI barley 5 showed better performance under drought stress than BARI barley 7 in the presence of SA application. Collectively, our results suggest that SA played a crucial role in improving water status and antioxidant defense strategy to protect barley plants from the deleterious effects of water deficiency.