H2O2和ABA对干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs表达的影响

以玉米脱落酸(ABA)缺失突变体vp5及其野生型Vp5的叶片为材料,分别采用ABA、碘化钾(H2O2清除剂)、钨酸钠(ABA抑制剂)预先处理,对干旱+高温复合胁迫下玉米叶片小热休克蛋白(sHSPs)基因表达进行研究,以确定H2O2和ABA对干旱+高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs基因表达的影响。结果显示:(1)与对照和干旱相比,高温、干旱+高温复合胁迫显著诱导了sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6种sHSPs的表达。(2)H2O2清除剂KI和ABA抑制剂钨酸钠预处理,仅略微抑制高温、干旱+高温复合胁迫诱导的6种sHSPs表达。(3)与未用100μmol/L ABA预处理的vp5相比,100μmol/L ABA预处理仅略微提高了高温、干旱+高温复合胁迫诱导的6种sHSPs的表达水平。研究表明,在干旱+高温复合胁迫条件下H2O2和ABA参与了干旱+高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs表达,但并无显著影响,暗示了H2O2和ABA不是干旱+高温复合胁迫诱导sHSPs表达的重要调控因子。     

水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2机理

通过组织化学染色、电镜观察、酶活性分析对水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2进行了研究。结果表明:水分胁迫能够诱导玉米叶片内源ABA的积累,ABA参与了水分胁迫诱导的玉米叶片H2O2的产生,质膜NADPH氧化酶、细胞壁过氧化物酶(POD)以及质外体多胺氧化酶(PAO)是水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2的来源,其中质膜NADPH氧化酶是主要来源;内源ABA的积累参与了水分胁迫激活的质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD和质外体PAO活性的提高。研究认为,水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2可能是由于水分胁迫下内源ABA的积累通过激活质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD以及质外体PAO的活性而实现的。     

水分胁迫下苹果叶片的H2O2代谢

轻度水分胁迫下苹果叶片Pr迅速升高,CAT活性变化不大,NaHSO3处理能显著降低叶内H2O2含量,表明光呼吸的加强促进了H2O2产生可能是叶内H2O2大量积累的主要原因;中度水分胁迫下叶片AsA含量的下降和Mehler反应的增强都非常明显,DDTC和AsA处理都能有效降低叶内H2O2积累,但MV处理的作用不大,说明叶片H2O2主要来源于Mehler反应,AsA降解造成叶片对H2O2清除能力的下降是其积累的根本原因;严重水分胁迫时,NaHSO3和DDTC都不能有效地减轻叶内H2O2积累,光呼吸和Mehler反应都可能不是H2O2的主要来源。     

外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生理指标的影响

以‘郑麦-004’小麦幼苗为供试材料,采用Hoagland营养液培养方法,通过添加H2O2的清除剂过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸(ASA),研究0.05μmol/L外源H2O2处理对150mmol/L NaCl胁迫下小麦幼苗生长和抗氧化系统活性的影响,探讨低浓度外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗伤害的防护作用及其生理机制。结果显示:外源H2O2能缓解盐胁迫对小麦幼苗生长的抑制效应,降低丙二醛(MDA)含量和超氧自由基(O2.-)的产生速率,使小麦幼苗的株高、根长和干重均显著增加,并能提高超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、CAT、抗坏血酸氧化酶(APX)等保护酶活性和抗氧化物质谷胱甘肽(GSH)的含量;而H2O2清除剂(CAT和AsA)能够逆转外源H2O2对盐胁迫下小麦幼苗生长的促进作用。研究表明,低浓度外源H2O2处理能促进小麦幼苗中的酶类和非酶类抗氧化剂的产生,减少脂质过氧化物的含量,提高小麦幼苗的耐盐性。     

ABA诱导蚕豆气孔保卫细胞H2O2的产生

以蚕豆叶片下表皮为材料,将荧光探针HPTS导入蚕豆气孔保卫细胞内,利用荧光光谱和激光共聚焦显微技术,检测了ABA诱导蚕豆气孔关闭过程中H     

ABA和干旱胁迫下菊花脑ZF-HD基因家族的表达分析

干旱是影响菊花生长发育和产量的重要非生物因子,在应对干旱胁迫时ZF-HD转录因子家族起着重要的作用。菊花脑是研究菊花遗传育种机制的模式植物,筛选其抗旱相关基因可为菊花相关研究奠定基础。本研究在菊花脑基因组基础上,建立了本地数据库以实现本地BLAST,并利用Pfam数据库、HMMER、DNAMAN、MEGA、Tbtools、ExPASy、WOLF PSORT在线网站及实时荧光定量技术,对ZF-HD基因家族进行筛选以及生物信息学和表达分析。最终在菊花脑基因组中共鉴定出19个CnZFHD基因,分为ZHD、MIF两个亚家族,其中ZHD亚族包括I-VI亚群。家族成员的组织特异性表达具有时间和空间差异性,且启动子区富含与生长发育、胁迫和激素相关的响应元件。RT-qPCR结果显示,19个CnZF-HD基因均响应干旱胁迫和ABA处理,且在干旱条件下均被诱导表达。CnZF-HD4、CnZF-HD5、CnZF-HD9、CnZF-HD10、CnZF-HD14、CnZF-HD15、CnZF-HD19这7个基因在ABA处理中被诱导表达,亚群VI在调控菊花脑抗旱性方面起着重要作用。另外,CnZF-HD1基因的表达...     

玉米ZmSOD基因克隆及其在干旱胁迫下的表达

为探讨超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)基因在玉米抗逆反应中的作用,研究选用2个抗旱性有明显差别的玉米品种为试验材料,采用RT-PCR、实时荧光定量PCR(qRT-PCR)及二维凝胶电泳(2-DE)耦联的基质辅助激光解吸电离/飞行时间质谱(MALDI-TOF)法,对ZmSOD基因的序列结构及其在干旱胁迫下的表达特性进行分析。结果表明：(1)从干旱敏感品种‘登海605’(DH605)和抗旱品种‘蠡玉35’(LY35)玉米叶片中分别成功克隆出ZmSOD1和ZmSOD2基因。DH605中ZmSOD1开放阅读框(ORF)全长456 bp,编码151个氨基酸,编码的蛋白等电点为5.76,分子量为15.05 kD。LY35中ZmSOD2ORF全长459 bp,编码152个氨基酸,编码的蛋白等电点为5.65,分子量为15.11 kD;ZmSOD1和ZmSOD2是亲水性稳定蛋白,都含有Cu/Zn-SOD结构域,蛋白序列N端无信号肽及无跨膜结构域。同源性和系统进化分析表明,玉米ZmSOD和谷子Cu/Zn-SOD2的亲缘关系最近,相似性高达96.05%。(2)在干旱条件下,ZmSOD1在DH605中转录水平明显降低,LY35中ZmSOD2转录水平显著升高;2-DE耦联的质谱分析显示：ZmSOD1在DH605中表达量明显降低,LY35中ZmSOD2表达量无显著性变化,却检测到Mn-SOD蛋白表达量显著增加。(3)相关分析显示,干旱条件下,DH605叶片中ZmSOD1转录水平和其蛋白丰度及SOD酶活性呈极显著性正相关,LY35叶片中ZmSOD2转录水平与SOD酶活性呈显著性正相关。研究结果为进一步探索SOD基因在调节玉米抗性以及逆境胁迫应答过程中的作用机制提供了基础。     

干旱高温及高浓度CO2复合胁迫对冬小麦生长的影响

研究了不同CO₂浓度、不同温度和水分条件及其组合对冬小麦产量、光合及水分的影响,以阐明气候变化对冬小麦的影响.结果表明: CO₂浓度升高对冬小麦光合速率没有影响,而升温和干旱均使光合速率显著下降.升高CO₂浓度与温度对冬小麦旗叶水分条件没有影响,干旱胁迫下旗叶相对含水量显著降低,而升温与干旱同时发生可降低旗叶水势.气温、CO₂浓度升高以及干旱胁迫共同作用下,冬小麦光合速率和旗叶水分条件显著降低,产量下降41.4%.CO₂浓度升高使冬小麦增产21.2%,温度升高使产量降低12.3%,CO₂浓度和温度同时升高对产量没有影响,干旱胁迫下产量下降程度更大.未来气候变化情景下,保持较高的土壤水分含量是减少气候变暖危害的重要手段.
     

外源NO和H2O2对洋葱鳞片外表皮气孔开度的调控

以洋葱(Allium cepa L.)肉质鳞片外表皮为材料,研究不同浓度及不同处理时间的外源NO和H2O2对洋葱鳞片外表皮上气孔开度的调节作用,并结合NO清除剂血红蛋白(Hb)和H2O2清除剂过氧化氢酶(CAT)研究调控过程中NO和H2O2的相互关系.结果显示:单独施用不同浓度的NO和H2O2均可诱导洋葱鳞片外表皮气孔不同程度关闭,并且浓度越大时间越长,其诱导气孔关闭效应越明显;NO和H2O2共同施用所诱导气孔关闭的效应大于其单独施用效应;Hb和CAT能明显减弱NO和H2O2诱导的气孔关闭.研究表明,NO和H2O2能有效诱导洋葱鳞片上气孔关闭,存在明显的浓度效应和时间效应,且两者可能互相依赖,具有协同效应.     

H2O2参与AM真菌与烟草共生过程

以烟草((Nicotiana tabacum,品种CF90NF)为寄主,苗期接种丛枝菌根(AM)真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae,G.m),测定G.m与烟草共生过程中烟草根部H2O2含量以及多胺氧化酶(PAO)和过氧化物酶(POD)活性;研究外源H2O2对G.m侵染烟草的影响以及H2O2清除剂和合成抑制剂对烟草侧根H2O2含量及烟草侧根和菌丝中H2O2荧光强度的影响,以探究H2O2在AM真菌侵染烟草过程中的作用。结果表明,接种G.m 20d后烟草侧根中出现H2O2含量的猝发,一定浓度的外源H2O2促进G.m对烟草的侵染,而H2O2清除剂抗坏血酸(AsA)显著削弱烟草侧根和菌丝中的H2O2荧光强度,降低G.m对烟草的侵染率,表明H2O2参与G.m与烟草共生过程;在G.m与烟草共生过程中,PAO和POD活性显著升高,PAO抑制剂二氨基十二烷(DADD)和POD抑制剂水杨羟肟酸(SHAM)显著降低烟草侧根中H2O2荧光强度,对菌丝中H2O2荧光强度无显著影响,表明烟草根部和G.m均可产生H2O2,PAO和POD参与烟草侧根中H2O2的合成,菌丝中可能存在其他来源的H2O2。     

Study on the heterogeneous degradation of chitosan with H2O2 catalyzed by a new supermolecular assembly crystal: [C6H8N2]6H3[PW12O40]·2H2O

A new supermolecular assembly crystal, [C₆H₈N₂]₆H₃[PW₁₂O₄₀]·2H₂O (DMB-PWA), was synthesized with phosphotungstic acid (PWA) and 1,2-diaminobenzene (DMB) under hydrothermal conditions and was characterized by Fourier-transform infrared spectra (FTIR) and single-crystal X-ray diffraction analysis. DMB-PWA could effectively catalyze oxidative degradation of chitosan with H₂O₂ in the heterogeneous phase. The optimum degradation conditions were determined by orthogonal tests as follows: amount of chitosan 1.00 g, 30% (wt %); H₂O₂, 3.0 mL; dosage of catalyst, 0.06 g; reaction temperature, 85 °C; and reaction time, 30 min. The water-soluble chitosan with a viscosity-average molecular weight (M_v) of 4900 was obtained under the optimum degradation conditions and was characterized by FTIR, ultraviolet-visible diffuse reflection spectra (UV-vis DRS), and X-ray powder diffraction analysis.     

H2O2对蛇足石杉离体培养物诱变效应的研究

为了获得高产石杉碱甲(Huperzine A,Hup A)的蛇足石杉[Huperzia serrata(Thunb.)Trev.]叶状体,对H_2O_2诱变后的叶状体进行了研究。结果表明,诱变后叶状体株系的Hup A含量显著提高,并获得高产株系SH42,其相对生长率和Hup A含量分别达到4499.28%和261.17μg g~(–1) DW,比起始叶状体分别提高了2.35倍和2.43倍;且株系间可溶性蛋白质谱带和SOD同工酶谱均存在差异,经过连续9代培养,变异叶状体可以稳定遗传。因此,H_2O_2对叶状体细胞具有良好的诱变效应,可以用于筛选高产Hup A株系。     

MeJA诱导的拟南芥保卫细胞H2O2积累与质膜H+-ATPase的关系

茉莉酸类物质(JAs)作为与昆虫啃噬及损伤相关的植物激素和信号分子在植物防御反应中起重要作用,但是茉莉酸引起的早期防御反应的机理仍不清楚。该研究以拟南芥叶片保卫细胞为材料,结合非损伤微测(NMT)及激光共聚焦技术探讨了茉莉酸诱导的保卫细胞中质膜H+-ATPase与H2O2积累的调控关系。结果表明:茉莉酸甲酯(MeJA)处理导致H+迅速跨膜外排和H2O2积累,H+外排和H2O2积累能够被钒酸钠抑制,而二苯基碘(DPI)处理则对MeJA诱导的H+跨膜外排无显著影响。研究结果证明,在MeJA诱导的早期信号事件中,质膜H+-ATPase的激活先于H2O2的产生。     

Oligochitosan induced Brassica napus L. production of NO and H2O2 and their physiological function

NO (nitric oxide) and H₂O₂ (hydrogen peroxide) are important signaling molecule in plants. Brassica napus L. was used to understand oligochitosan inducing production of NO (nitric oxide) and H₂O₂ (hydrogen peroxide) and their physiological function. The result showed that the production of NO and H₂O₂ in epidermal cells of B. napus L. was induced with oligochitosan by fluorescence microscope. And it was proved that there was an interaction between NO and H₂O₂ with L-NAME (N^G-nitro-l-arg-methyl eater), which is an inhibitor of NOS (NO synthase) in mammalian cells that also inhibits plant NO synthesis, and CAT (catalase), which is an important H₂O₂ scavenger, respectively. It was found that NO and H₂O₂ induced by oligochitosan took part in inducing reduction in stomatal aperture and LEA protein gene expression of leaves of B. napus L. All these results showed that oligochitosan have potential activities of improving resistance to water stress.     

胞外ATP对AlCl3诱导的细胞死亡过程中胞内H2O2和Ca2+水平的影响及其生理机制分析

该实验以烟草悬浮细胞 BY 2 为材料,在烟草悬浮细胞中分别加入0.05、0.10、0.15、0.20 mmol·L^-1AlCl₃,以等体积去离子水处理的悬浮细胞液为对照,并依据前述实验结果选择0.15 mmol·L^-1 AlCl₃,分别添加5 mmol·L^-1 DMTU(H₂O₂ 抑制剂)、20 μmol·L^-1CaCl₂、15 μmol·L^-1 LaCl₃(Ca²⁺通道抑制剂)和50 μmol·L^-1 ATP设计多项处理,分析胞外ATP(eATP)对铝离子(Al³⁺)胁迫引起的植物细胞死亡及其胞内H₂O₂、Ca²⁺的影响,以揭示Al³⁺胁迫下植物调节细胞死亡的可能机制,进一步扩展对eATP功能的认知。结果显示：(1)随着 AlCl₃ 胁迫浓度的提高,细胞死亡水平和胞内H₂O₂水平上升,而胞内Ca²⁺和eATP水平则逐渐降低。(2)外援施加H₂O₂抑制剂 DMTU(二甲基硫脲)和Ca²⁺能够有效缓解AlCl₃诱导的细胞死亡水平的上升;而Ca²⁺通道抑制剂LaCl₃(三氯化镧)则加剧了AlCl₃胁迫下的细胞死亡。(3)在AlCl₃胁迫下对细胞添加外源ATP,能够缓解AlCl₃胁迫下胞内H₂O₂水平上升和Ca²⁺水平下降的同时,并显著降低AlCl₃胁迫导致的细胞死亡。研究表明, Al³⁺以剂量依赖的模式提升细胞死亡和细胞内H₂O₂的水平并降低胞内Ca²⁺和eATP水平,AlCl₃诱导的细胞死亡受到H₂O₂和Ca²⁺水平变化的调节,eATP可以通过调节H₂O₂与Ca²⁺水平缓解AlCl₃诱导的细胞死亡。推测Al³⁺胁迫可能通过抑制钙离子通道而破坏了细胞内H₂O₂和Ca²⁺之间的协同关系,外源ATP对Al³⁺诱导H₂O₂上升的缓解作用可能是由于其提升了细胞的抗氧化能力。     

外源H2O2对盐碱胁迫下苹果矮化砧木幼苗生理特性的影响

以2年生苹果矮化砧木M9 T337为试材,采用盆栽试验法,设置浇灌清水(CK)和盐碱胁迫(0.1 mol/L NaCl+NaHCO₃溶液)+ 喷施5种浓度的H₂O₂ ［0(T₁)、0.2 mmol/L(T₂)、0.4 mmol/L(T₃)、0.6 mmol/L(T₄)、0.8 mmol/L(T₅)］ 处理,测定各处理叶片叶绿素含量、光合气体交换参数、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性和细胞膜透性,并利用相关性与主成分分析进行综合评价,以探讨外源过氧化氢(H₂O₂)增强其盐碱耐性的生理机制。结果表明：(1)随着盐碱胁迫(T₁)的时间延长,M9 T337幼苗叶片叶绿素a(Chl a)含量、叶绿素b (Chl b)含量、叶绿素总量(Chl t)、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、可溶性蛋白(SP)含量均呈逐渐下降趋势;胞间CO₂浓度(C_i)、可溶性总糖(TSS)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性、相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势;超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性均呈先升后降趋势。(2)与CK相比,盐碱胁迫+外源H₂O₂(T₂- T₅)处理后M9 T337幼苗叶片各指标均呈现不同幅度变化,且存在明显浓度效应,并以T₃(0.4 mmol/L H₂O₂)处理叶片的Chl a、Chl b、Chl t、SP和G_s降幅最小,C_i、REC、MDA升幅最小,TSS、Pro、APX升幅最大。(3)M9 T337幼苗叶片P_n与T_r、G_s、Chl a、Chl b、Chl t、SP、SOD、POD呈显著正相关,与C_i、MDA、CAT、APX、REC呈显著负相关。(4)综合评价表明,各处理对M9 T337幼苗叶片生理特性的效应依次为：CK>T₃>T₄>T₂>T₅>T₁。研究发现,叶面喷施适宜浓度H₂O₂可有效改善盐碱胁迫下M9 T337幼苗光合能力,显著提高抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量,降低细胞膜透性,从而达到缓解盐碱胁迫的作用,并以0.4 mmol/L H₂O₂处理效果最佳。     

Efficient oxidative modification of polysaccharides in water using H2O2 activated by iron sulfophthalocyanine

Selective and environmentally friendly oxidation of polysaccharides by hydrogen peroxide in the presence of iron tetrasulfophthalocyanine (FePcS) catalyst was studied in aqueous media. Oxidation under mild conditions led to the cleavage of the C–C bond of vicinal diols of glycoside units as a result of carbonyl and carboxyl formation. Optimized experimental conditions allowed oxidation of hydroxyethylcellulose (HEC), sodium carboxymethylcellulose (NaCMC), guar gum (GG), and inulin to the extent of 19, 30, 53, 23 carbonyl functions per 100 anhydroglucose units, respectively. Possible explanation for this relatively modest conversion is discussed. Over-oxidation phenomena appear to play an important role during the oxidation process.     

Quercetin-induced H2O2 mediates the pathogen resistance against Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000 in Arabidopsis thaliana

Quercetin is a potent antioxidant and has been extensively used as a therapy intervention to prevent age-associated diseases. However, emerging studies showed it can also act as a prooxidant and induce H₂O₂ under certain conditions. In the current study, our results showed that quercetin contributed to the pathogen resistance in Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) in response to the infection of virulent strain Pseudomonas syringae pv. Tomato DC3000 (Pst). Various defense responses, such as H₂O₂ burst, callose deposition, cell death, PR1 (pathogenesis-related 1) and PAL1 (Phe ammonia-lyase 1) gene expression, have been investigated in quercetin-pretreated Pst-inoculated Arabidopsis Col-0 and there was a strong defensive response in quercetin-pretreated Arabidopsis against virulent Pst. However, with the presence of catalase, the protective effects of quercetin on pathogen resistance to virulent Pst disappeared in Arabidopsis, suggesting that H₂O₂ may play a key role in plant defense responses. In addition, we confirmed that quercetin did not show any beneficial effect on pathogen-free leaves in Arabidopsis, indicating that pathogen challenge is also required to induce the defense responses in quercetin-pretreated Arabidopsis. Furthermore, strong defense responses have been observed in quercetin-pretreated Arabidopsis mutant jar1, ein2, and abi1-2 under Pst challenge, whereas no protective effect has been observed in quercetin-pretreated Arabidopsis mutant NahG and npr1. These findings indicate that quercetin induces the resistance to Pst in Arabidopsis via H₂O₂ burst and involvement of SA and NPR1.