苔藓植物耐旱机制研究进展

耐旱藓类快速脱水并存活的能力可由快速建立起来的对环境变化的耐受机制来反映,保护细胞完整性的组成型机制与修复细胞损伤的诱导机制协同作用使苔藓植物渡过干旱胁迫.再水化时光合系统原初恢复非常迅速;ABA处理可显著改变PSⅡ的生理特征;基因表达的变化主要由翻译调控引起;脱水组织中贮存mRNPs既保护了mRNAs,又加快了再水化修复速度.山墙藓(Tortula ruralis)是耐旱研究较多的一个种,已建立了表达序列文库(EST),将会成为耐旱研究的重要模式植物.     

胃缺血-再灌注对大鼠胃黏膜细胞凋亡和增殖的影响

本研究采用大鼠胃缺血-再灌注（gastricischemia-reperfusion,GI-R）模型（夹闭腹腔动脉30 min后再灌注）,通过组织学、免疫组化等方法,研究GI-R不同时间（0、0.5、1、3、6、24、48、72 h）对胃黏膜细胞凋亡和增殖的影响.结果发现,单纯缺血30 min胃黏膜损伤较轻,再灌注后损伤逐渐加重,胃黏膜的凋亡细胞迅速增加,而增殖细胞迅速减少;至再灌注后1 h达高峰;之后胃黏膜开始修复,凋亡细胞逐渐减少,增殖细胞逐渐增加;至再灌注后24 h胃黏膜细胞增殖达高峰;再灌注后72 h胃黏膜基本恢复正常.上述结果提示,在GI-R中,胃黏膜损伤主要由再灌注引起,凋亡细胞增加;然后胃黏膜启动自我修复机制,增殖细胞逐渐取代损伤细胞,3 d左右就可基本修复,表明胃黏膜细胞具有很强的自我修复能力.     

干旱胁迫下毛白杨和元宝槭的水力学调控

毛白杨(Populus tomentosa)和元宝槭(Acer truncatum)是华北平原人工林的主要树种, 研究两者水力结构和干旱-复水过程中茎非结构性碳水化合物(NSC)含量动态, 可揭示其水力学调控策略, 为全球气候变化背景下华北人工林水分平衡的科学管理提供理论依据。该研究以相同生境下分布的毛白杨和元宝槭幼树为研究材料, 测量两者的茎抗栓塞能力与水力安全阈、水力面积、叶膨压损失点等水力结构参数; 开展干旱-复水实验, 测定茎NSC含量动态以及干旱胁迫解除后复水阶段的木质部栓塞修复能力。结果表明: 毛白杨导水率损失50%对应的水势(-1.289 MPa)高于元宝槭(-2.894 MPa), 且膨压损失点时的渗透势低, 水力安全阈小, 木材密度小, 气孔调节偏向于变水行为, 表现为易栓塞的低水势忍耐脱水耐旱特性, 水分调节对策趋于冒险; 元宝槭则倾向于不易栓塞的高水势延迟脱水耐旱特性, 水分调节对策趋于保守。在干旱-复水实验中, 毛白杨可溶性糖、淀粉和茎NSC含量先减后增, 元宝槭则先增后减; 并且毛白杨表现出比元宝槭更高的栓塞修复能力, 这与植物体内茎NSC含量变化差异具有一定联系。毛白杨较高的栓塞修复能力也为其易栓塞的低水势忍耐脱水耐旱特性及冒险的水分调节对策提供水力安全保障。两树种在水力学调控上表现出的较大差异可能与其生活史特性相关。     

7种木本植物根和小枝木质部栓塞的脆弱性

用脆弱曲线表示的植物木质部栓塞脆弱性反映了植物木质部栓塞程度与其水势间的关系。众多学者的研究结果表明,脆弱曲线能够提供有关植物的许多生理生态信息,与植物的木质部结构、部位、分布、抗寒、抗旱性等存在一定关系,但各国学者利用不同材料研究得出的结果各异,为了研究木质部栓塞的这种差异是否由于树木对环境适应性不同引起,选取西北农林科技大学西林校区内自然状况下生长良好的5个耐旱树种:刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)、元宝枫(AcertruncatumBge.)(低水势忍耐脱水耐旱树种)、白榆(UlmuspumilaL.)(亚低水势忍耐脱水耐旱树种)、油松(PinustabulaeformisCarr.)、白皮松(PinusbungeanaZucc.ex.Endl.)(高水势延迟脱水耐旱树种),及中生的女贞(LigustrumlucidumAit.)和柳树(SalixmatsudanaKoidz.f.pendulaSchneid.)为研究对象,绘制了它们根和小枝的木质部栓塞脆弱曲线,探讨了中生树种和不同耐旱类型树种根和小枝木质部栓塞脆弱性的差异。结果表明:根和小枝的栓塞脆弱性主要由木质部结构决定,栓塞脆弱性顺序基本一致,小枝容易发生木质部栓塞的,其根也较容易发生栓塞;同一树种根和小枝的木质部栓塞脆弱性与植物的耐旱性有关,与树种的耐旱策略无关;一般是中生树种的栓塞脆弱性:小枝>根;耐旱树种的栓塞脆弱性:根>小枝。     

脱水与复水过程中湿地匍灯藓的生理生化响应

研究了脱水与复水过程中湿地匍灯藓的渗透调节能力、抗氧化保护系统以及DNA损伤与修复的影响。结果表明:(1)在脱水过程中,游离脯氨酸、可溶性糖、还原性糖含量均出现明显增加,脱水12h时达到最大;细胞膜透性上升;超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶活性均持续上升,抗坏血酸含量则逐渐降低;DNA损伤明显加大,脱水24h时DNA已全部降解为低分子量片段。(2)在复水过程中,以上各项指标变化趋势与脱水处理时刚好相反。表明湿地匍灯藓具备复苏植物的典型特征,在含水量变化(变水)过程中具有较强的抗干(旱)性,其抗逆性主要体现为修复能力。     

脱水导致的胞内溶质变化与植物耐干性的获得

植物耐干性是指许多植物个体和部分植物种子能在含水量极低的条件下存活,在回水的过程中迅速启动修复机制,细胞经重新水合修复所受损伤的能力。在脱水过程中,植物会合成和积累某些小分子物质、碳水化合物和特殊的蛋白质;在极度脱水状态下,多组分参与的玻璃化的形成和两性物质的重新分配、耐干性植物中特有的抗氧化机制都是植物获得耐干性的重要条件。复苏植物(resurrection plant)和部分被子植物种子是当前研究植物耐干性的模式材料。     

快速脱水与复水过程中2种藓类植物的活性氧代谢与脂质过氧化特征

以来自不同水分生境的金发藓和湿地匐灯藓为材料,对二者在脱水与复水胁迫条件下的活性氧代谢、脂质过氧化损伤程度及其抗氧化系统应答的差异进行比较研究。结果显示:在脱水与复水过程中,(1)硅胶快速脱水更接近阳光直射条件下藓类植物的水分丧失。(2)随着含水量的变化,湿地匐灯藓虽然能够在复水后迅速修复细胞的完整性,但变化剧烈;金发藓则能够始终维持较低的膜透性。(3)2种藓类植物的丙二醛(MDA)含量变化均呈先升后降趋势,但金发藓的MDA含量明显低于湿地匐灯藓。(4)2种藓类植物的超氧阴离子自由基(O2.-)产生速率和过氧化氢含量(H2O2)的变化均与MDA含量变化相似,且金发藓活性氧水平明显高于湿地匐灯藓。(5)2种藓类植物的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性受活性氧诱导亦呈先升后降的趋势,但金发藓抗氧化酶对活性氧迸发的应答更快,活性更强。(6)2种藓类植物的抗坏血酸(AsA)含量呈先降后升态势,但金发藓的含量低于湿地匐灯藓。研究表明,来自不同生境的2种藓类植物对脱水胁迫所致的氧化胁迫均具有很强的适应能力,尤其是复水过程中的修复能力,但不同藓类可能通过不同途径和机制来适应脱水所致的氧化胁迫;来自易发生水分亏缺生境的金发藓可能因具有更强抗氧化能力,从而获得比来自水分充沛生境的湿地匐灯藓更高的脱水耐性。     

复苏植物旋蒴苣苔棉子糖合酶基因的克隆和表达

复苏植物是研究植物耐脱水机制的特殊模式植物和宝贵的耐旱基因资源植物。以复苏植物旋蒴苣苔(Boea hygrometrica) 为材料研究其在脱水和复水过程中棉子糖系列寡糖含量的变化, 并克隆了旋蒴苣苔棉子糖合酶基因BhRFS。荧光定量PCR检测表明, BhRFS受干旱、低温(4°C)、高盐(200 mmol·L^–1NaCl)和ABA(100 μmol·L^–1)诱导表达上调, 而高温(37°C)抑制其表达, H₂O₂(200 μmol·L^–1)处理对其没有影响。研究结果表明, BhRFS可能参与了多种非生物逆境胁迫抗性反应, 并受到ABA依赖的信号通路调控。     

祁连山水源区主要树种耐旱性研究

应用P-V技术对祁连山水源涵养林主要树种水分参数进行测定分析.结果表明,不同水分参数在树种上的变化规律各异,反映了植物耐旱机理的复杂性;对10项水分参数的主成分分析结果显示,以|φπ₁₀₀-φπ₀ |、RCV、ROWC₀和ε_max分析植物的耐旱性能具有可靠性.用两种几何数学方法的分析结果表明,按照耐旱性大小可将供试树种分为耐旱性强树种(青海云杉和千里香杜鹃)、耐旱性较强树种(祁连圆柏、烈香杜鹃、头花杜鹃和青海杜鹃)、耐旱性较弱树种(金露梅、绣线菊和红桦)和耐旱性弱树种(青杨).苗木清晨叶水势与土壤含水率间变化趋势可以用双曲线方程、幂函数式(或指数函数式)取得满意的拟合.通过逐步聚类分析,按照树种主要耐旱机理可分为高水势延迟脱水耐旱树种(红桦和青海杜鹃)、亚高水势延迟脱水型树种(青海云杉、千里香杜鹃和头花杜鹃)、亚低水势忍耐脱水耐旱树种(祁连圆柏)与低水势忍耐脱水型耐旱树种(金露梅、绣线菊和烈香杜鹃).     

冷冻致亚致死损伤的金黄色葡萄球菌修复机制

摘要:【目的】研究冷冻致亚致死损伤的金黄色葡萄球菌修复过程中的细胞修复机制。【方法】本文以冷冻致亚致死损伤的金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)为研究对象,探讨了不同修复时间细胞的修复情况;利用透射电子显微镜观察修复启动过程中超微结构的变化;通过实时荧光定量PCR(Real-time PCR)方法测定了修复过程中转录弱化子(msrR)、铁离子ABC转运ATP结合蛋白(fhuC)、细胞色素b(cytB)基因表达量的变化,通过紫外分光光度法测定细胞外泄漏物含量、细胞活性氧(ROS)和超氧化物歧化酶( SOD)活性。【结果】修复3 h后,99%以上冷冻致亚致死损伤的金黄色葡萄球菌完成修复,修复后细胞对高盐胁迫抗性恢复。Real-time PCR分析结果表明,msrR和fhuC基因表达量显著下调,而cytB表达量显著上调。修复过程中冷冻致亚致死损伤的金黄色葡萄球菌细胞表面超微结构变化比较明显,细胞表面从光滑透明变得致密结实,细胞内紫外吸收物质泄漏速度也在逐渐变慢,同时细胞中的ROS含量降低,SOD酶活性减弱。【结论】冷冻致亚致死损伤的金黄色葡萄球菌修复过程中,可能是通过细胞膜完整性的修复,细胞恢复对高盐胁迫的抵抗能力;通过基因调控降低细胞内ROS的含量,降低活性氧(O－2)对细胞的毒害作用。同时通过产能代谢相关基因(cytB)的调控为细胞提供修复所需要的能量,最终冷冻致亚致死损伤的细胞得到修复。     

神经生长因子对PC12细胞脂多糖损伤的保护作用及其机制

目的：细胞水平研究神经生长因子（NGF）对大鼠嗜铬细胞瘤细胞株（PC12细胞）脂多糖（LPS）损伤后的保护作用以及核转录因子（NF-κB）的活性影响,探讨药物作用机制。方法：PC12细胞常规培养后,建立LPS损伤模型,随后MTT观察不同浓度的LPS对PC12细胞损伤及NGF对LPS损伤的保护作用,同时用倒置显微镜和荧光显微镜下观察细胞状态,最后RT-PCR检测NF-κB的含量。结果：①PC12细胞LPS损伤有浓度梯度,随着LPS浓度的增加,PC12细胞的存活率不断下降;LPS损伤的同时加入不同浓度NGF,LPS损伤均有明显的改善。②显微镜观察显示PC12细胞形态学上的改变,表明NGF对LPS损伤有保护作用。③RT-PCR结果显示,LPS损伤细胞的NF-κB的相对表达量明显高于正常对照细胞,而药物治疗组的NF-κB表达量则接近于正常细胞。结论：目前,神经生长因子在脑内炎症后的细胞修复作用报道甚少,而本实验研究神经生长因子对PC12细胞LPS损伤起到保护作用,尤其是损伤后再修复作用,且其作用机制可能与NF-κB信号通路的调控有关。     

红花黄色素B对冈田酸致SH-SY5Y神经元损伤的保护作用

本研究目的是考察红花黄色素B(SYB)对冈田酸(OA)致SH-SY5Y神经元损伤的保护作用。采用全反式维甲酸(ATRA)诱导SH-SY5Y细胞分化为成熟神经元,OA诱导神经元损伤,建立Tau蛋白过度磷酸化的神经元突触萎缩模型;Giemsa染色法观察SH-SY5Y细胞形态学变化;Western Blot检测Tau蛋白262位点磷酸化水平;流式细胞术检测细胞总活性氧(ROS)和线粒体源ROS水平,以及线粒体膜电位的变化。结果表明,ATRA可诱导SH-SY5Y细胞分化为成熟神经元;OA可致神经元突触萎缩和Tau蛋白在262位点过度磷酸化;SYB能够改善OA所致成熟神经元损伤,降低Tau蛋白在262位点的磷酸化水平,其保护作用机制可能与减少胞内及线粒体源ROS产生,提高线粒体膜电位有关。     

番茄砧木苗期耐旱性鉴定评价

为探讨番茄砧木耐旱性鉴定的便捷指标,筛选耐旱材料,以32份番茄砧木为试材,研究其幼苗在土壤脱水前后根、茎、叶鲜重、叶片水势和根系活力的变化,并通过综合比较分析,对番茄砧木品种耐旱性进行评价。结果表明:随土壤脱水胁迫天数的增加,番茄砧木幼苗旱害指数显著增加,但变异系数则显著降低,复水过程则相反;旱害指数回归模型中仅脱水前根鲜重、叶片水势和脱水后根鲜重相对增加值3个因子入选;通过对模型变量因子分别进行系统聚类分析,均可将供试番茄砧木材料分成3类,且除脱水后根鲜重相对增加值外,其他因子聚类结果一致,据此确定了脱水前幼苗根鲜重、叶片水势可作为鉴定番茄耐旱性的便捷指标,进而筛选出"砧木606"、"Anka-T"、"060813"、"0301112"等为耐旱番茄砧木材料。     

种子的脱水行为及其分子机制

成熟脱水是种子发育的末端事件。根据种子的脱水行为,可以把种子分为正常性、顽拗性和中间性种子。许多过程或者机制授予或者提高种子的脱水耐性,不同的过程可能在不同的水合水平上对水分丧失起保护作用,这些过程的缺乏或者无效表达可能决定个别物种的种子的脱水敏感性程度。到目前为止,涉及种子脱水耐性的过程或者机制有：细胞内脱分化;代谢的‘关闭’;抗氧化系统的存在和有效运转;保护性分子(包括胚胎发育后期高丰度表达蛋白,蔗糖、寡糖或者半乳糖苷环多醇,亲水脂分子,油素)的存在;以及在重新水合过程中修复机制的存在和运转。     

二氧化硅及柠檬酸铝对红细胞膜结合水影响的研究

本研究应用等温吸附法和付里埃变换红外光谱技术测定了二氧化硅及柠檬酸铝对红细胞膜结合水的不同影响。结果为,二氧化硅明显降低细胞膜水化度,使膜结合水的ν_OH峰位显著红移,表明其可导致细胞膜脱水。而柠檬酸铝对二氧化硅的这一作用有明显的拮抗效应,即通过提高细胞膜的水化度,可维持细胞膜的正常“水结构”。此外,本文还论讨了二氧化硅诱发细胞膜的脱水作用对细胞中毒的意义,以及柠檬酸铝拮抗作用的机理。     

胚胎晚期富集蛋白与生物的干旱胁迫耐受性

胚胎晚期富集蛋白(Late embryogenesis abundant,LEA)是参与生物体抵抗干旱胁迫的一类重要蛋白。LEA蛋白可分为7组。大多数LEA蛋白具有亲水性及热稳定性。LEA蛋白在水溶液中通常为无折叠状态,但脱水胁迫可诱导其转变为α-螺旋。近年来关于LEA蛋白的研究取得了较多进展。研究结果表明LEA蛋白可定位于细胞内的多种细胞器中,且LEA蛋白可能具有多重保护作用,如保护蛋白质及酶活性、或保护细胞的膜结构、或具有抗氧化作用、结合离子或保护DNA等。以下主要介绍了LEA蛋白的功能、二级结构及保护作用机制。     

HL-1细胞培养及房颤细胞模型的建立

目的:利用HL-1细胞建立快速起搏模型,对心房颤动(atrial fibrillation,AF)早期的重构现象进行初步研究。方法:培养HL-1细胞,建立快速电场刺激起搏细胞模型,利用全细胞膜片钳技术记录刺激前后HL-1细胞的动作电位周期,透射电镜观察细胞超微结构的变化。结果:将细胞接种于培养皿中,72 h后细胞呈融合状态,全细胞膜片钳记录培养HL-1细胞及经电场刺激(600次/min,1 V/cm)24 h后的心房肌细胞的动作电位周期,动作电位周期分别为106 ms,45 ms,刺激前后差异有统计学意义(P0.05)。透射电镜观察到刺激后HL-1细胞超微结构发生去分化改变。结论:经快速起搏24 h后,HL-1细胞发生了电及结构重构;利用HL-1细胞建立快速起搏的房颤模型,可以对房颤早期的重构机制进行研究。     

头孢曲松神经保护作用的研究

目的:探讨头孢曲松通过抑炎通路发挥神经保护作用的机制。方法:45只雄性SD大鼠,随机分为3组(n=15),预处理组在大鼠大脑中动脉阻断(MCAO)前5 d每日给予腹腔注射头孢曲松缓冲液(200 mg/kg),观察局灶性脑缺血2 h再灌注24 h后,各组间大鼠神经行为学评分、脑梗死容积变化、小胶质细胞和IL-1β的数量变化。结果:再灌注24 h后,头孢曲松预处理组可改善大鼠神经行为学评分和脑梗死面积(P<0.05),小胶质细胞活化数量减少(P<0.05),ELISA检测IL-1β分泌数量有显著下降趋势,但无统计学差异(P=0.18)。结论:头孢曲松可以部分抑制小胶质细胞活化,减少IL-1β释放发挥神经保护作用。     

UCF-101对大鼠局灶性脑缺血再灌注后JNK和ERK活性的影响

目的:探讨UCF-101对局灶性脑缺血再灌注大鼠脑内c-Jun氨基末端激酶(JNK)和胞外信号调节酶(ERK)活性的影响,进一步探讨UCF-101对局灶性脑缺血再灌注损伤脑保护作用的机制。方法:采用大脑中动脉线栓法(MCAO)建立大鼠局灶性脑缺血再灌注模型,随机分为假手术组,缺血再灌注组,UCF组,应用TTC检测大鼠脑梗死体积,TUNEL法检测神经元凋亡,Western blot检测ERK和JNK的活性。结果:UCF-101可下调脑缺血再灌注大鼠脑组织JNK蛋白的活性,上调ERK蛋白的活性,并降低梗死体积、坏死和凋亡细胞数。结论:UCF-101对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤有保护作用,抑制JNK凋亡通路、促进ERK生存通路,从而减轻细胞凋亡是其脑保护机制之一。     

花背蟾蜍角膜早期发育中氨基多糖的电镜细胞化学研究

本文用钌红显示氨基多糖的电镜细胞化学方法,较细致地研究了花背蟾蜍(Bufo raddeiStrauch)胚胎发育过程中(16—25期,即神经管至鳃盖完全封闭期)氨基多糖(GAG)在角膜早期发育中的变化。结果表明:GAG的合成由非硫酸化向硫酸化转变,且随着角膜的发育其含量逐渐增加。角膜各部位的HA在16—21期(胚胎开口期),其含量逐渐增加,且20(鳃血循环期)-21期达最高水平,此后含量下降,同时DS、CS、HS和Hep的含量上升。据分析,HA、HS和胶原与间充质细胞迁移有关,HA还可促使基质的膨胀和水化。硫酸化GAG在角膜的脱水、致密、细胞密度及角膜透明中起作用。胶原纤维间的硫酸化GAG能调节胶原纤维的规则化,故也有助于角膜的透明。