盐胁迫对拟南芥和盐芥莲座叶芥子油苷含量的影响

芥子油苷是十字花科植物中一类含氮、含硫的次生代谢产物,与其水解产物在植物防御功能中有重要意义且与环境因子关系密切。以模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）和盐生模式植物盐芥（Thellungiella halophila）为研究对象,系统地分析了盐胁迫下二者芥子油苷组成和含量的变化规律。拟南芥（生长4周）和盐芥（生长6周）叶片的芥子油苷组成在盐胁迫后没有改变。拟南芥的芥子油苷总量、脂肪族芥子油苷总量、吲哚族芥子油苷总量受盐胁迫的影响均不显著,而盐芥的则随盐胁迫增强先减少、后增加并高于对照水平。拟南芥脂肪族的3MSOP、5MSOP和吲哚族的4OHI3M、4MOI3M随盐胁迫增强而含量降低,而脂肪族的6MSOH、吲哚族的I3M以及盐芥脂肪族的3MSOP则随盐胁迫增强有含量增加的趋势。拟南芥脂肪族的8MSOO和吲哚族的1MOI3M,盐芥脂肪族的3MTP、Allyl、10MSD和吲哚族的4MOI3M,在盐胁迫下的含量变化与盐芥芥子油苷总量的变化趋势一致。     

NaCI胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响

本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速率(photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标,观察到随着NaCl浓度逐渐增加,盐芥的叶绿素a／b值(Chl a／Chl b)、类胡萝卜素／总叶绿素值(Car／Chl)显著高于拟南芥,且二比值变化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明,50-200 mmol·L-1NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力,而且降低叶绿体的光化学活性,使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol·L-1NaCl胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。     

NaCl 胁迫对盐芥和拟南芥光合作用的影响

本研究检测了与盐芥(Ghellungiella halophila)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)光合作用相关的叶绿素、净光合速率(photosynthetic rate, Pn)、气孔导度(stomatal conductance, Gs)、胞间隙CO2浓度以及叶绿素荧光参数等指标, 观察到随着NaCl浓度逐渐增加, 盐芥的叶绿素a/b值(Chl a/Chl b)、类胡萝卜素/总叶绿素值(Car/Chl)显著高于拟南芥, 且二比值变化幅度较小并保持较高水平。盐胁迫下拟南芥净光合速率下降、气孔导度下降和胞间CO2浓度减小。气孔因素是引起拟南芥光合能力下降的主要因素。叶绿素荧光参数的变化表明, 50-200 mmol.L-1 NaCl降低拟南芥叶绿体对光能的吸收能力, 而且降低叶绿体的光化学活性, 使电子传递速率和光能转化效率大幅度下降,造成光能转化为化学能的过程受阻,进一步加剧了光合放氧和碳同化能力的降低。而50-200 mmol.L-1 NaCl 胁迫没有使盐芥的光合作用受到不良影响。     

拟南芥属与盐芥属的亲缘关系:叶表皮和分子证据

观察了拟南芥属、盐芥属以及相关属的叶表皮微形态特征,并测定了叶绿体DNA的trnL内含子和trnL-F基因间隔区序列,对这两个属的亲缘关系进行了比较研究。研究结果初步表明:盐芥属与拟南芥属之间的亲缘关系较远,前者应置于大蒜芥族,与该族中的山嵛菜属关系最近;后者则应放在南芥族而不是大蒜芥族。     

盐胁迫对盐芥生长及硝酸还原酶活性的影响

盐胁迫处理导致盐芥植株鲜重、干重、含水量、肉质化程度和根冠比都下降;根中有机物含量上升,而无机物含量下降,叶的变化与根的相反;渗透调节能力、Na 含量和根系活力上升;硝酸还原酶活性显著增加;超氧阴离子(O2-)含量先降低后升高.表面扫描电镜图像显示:盐芥叶片表面没有盐腺或盐囊泡,所以它不是泌盐盐生植物.盐芥生长状况、Na 含量和Na X-ray微区分析结果表明:盐芥也不是拒盐盐生植物,而很可能是稀盐盐生植物.     

拟南芥属与盐芥属的亲缘关系: 叶表皮和分子证据

观察了拟南芥属、盐芥属以及相关属的叶表皮微形态特征, 并测定了叶绿体DNA 的trnL 内含子和trnL-F 基因间隔区序列, 对这两个属的亲缘关系进行了比较研究。研究结果初步表明: 盐芥属与拟南芥属之间的亲缘关系较远, 前者应置于大蒜芥族, 与该族中的山嵛菜属关系最近; 后者则应放在南芥族而不是大蒜芥族。     

二氧化硫胁迫导致拟南芥防护基因表达改变

研究SO2熏气对拟南芥细胞中mRNA和蛋白质表达的影响,分析植株对逆境胁迫的响应机制.结果表明,30 mg·m-3 SO2 熏气72 h后拟南芥地上组织中差异表达1倍以上的基因有494个,其中抗氧化酶、谷胱甘肽硫转移酶(GST)、硫氧还蛋白等多种与逆境生理关系密切的基因表达上调;2.5～30 mg·m-3 SO2 熏气可导致超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和GST的活性诱导性增高,SOD、CAT同工酶谱带特征改变.研究结果表明,SO2 胁迫能够诱导拟南芥中防护基因在mRNA和蛋白质表达水平的改变,这些基因的差异性表达可能对逆境生理过程有益.     

盐芥响应盐胁迫的分子机制研究进展

盐生植物盐芥是拟南芥的近缘物种,具有极强的耐盐能力,是很有研究前景的新兴耐盐模式植物.该文主要从离子平衡(Na+的吸收、外排、区隔化)、渗透平衡和过氧化物清除3个方面对近年来国内外有关盐芥耐盐分子机制的研究进展进行综述,以阐述盐芥植物对于盐胁迫反应的生理及分子机制.     

基于核磁共振波谱的盐芥盐胁迫代谢组学分析

以甲醇/水(1∶1)作为溶剂,利用高分辨核磁共振氢谱分析了盐生模式植物盐芥(Thellungiella salsuginea)代谢组对盐胁迫的响应。根据1H核磁共振(NMR)波谱,在盐芥莲座叶中准确鉴定出23种代谢产物,包括11种氨基酸、4种糖类、6种有机酸和2种其他代谢产物。主成分分析表明,150、300 mmol/L NaCl处理盐芥的代谢组与对照均有显著差异(P<0.05),两种浓度的NaCl处理对盐芥代谢组的影响也不相同。盐胁迫处理以后,盐芥23种代谢产物含量均发生显著变化,除天冬氨酸、延胡索酸受盐胁迫诱导含量下降以外,其余代谢物含量均不同程度升高。这些代谢物主要参与了糖类代谢途径、氨基酸合成途径、三羧酸循环和甜菜碱合成途径,这些代谢途径在盐芥响应盐胁迫过程中有重要作用。     

外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响

以4年生银杏幼苗为材料,进行不同浓度盐胁迫(50、100、200 mmol·L^-1)处理,叶片喷施和土壤浇灌外源褪黑素溶液(0、0.02、0.1、0.5 mmol·L^-1),研究外源褪黑素对盐胁迫下银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力的影响。结果表明：盐胁迫显著抑制银杏幼苗渗透调节和抗氧化能力,而在盐胁迫下施用适宜浓度(0.02、0.1 mmol·L^-1)的外源褪黑素能够促进植株生长,降低电解质外渗率,减少黄酮和丙二醛含量,促进叶片中过氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)活性的提高,但高浓度(0.5 mmol·L^-1)外源褪黑素会进一步加剧氧化胁迫和渗透胁迫。0.02和0.1 mmol·L^-1外源褪黑素处理缓解了盐胁迫下银杏幼苗的渗透胁迫和氧化胁迫,且0.02 mmol·L^-1外源褪黑素处理对盐胁迫缓解效果最佳。地径、枝条宽度、枝条长度、电解质外渗率、SOD活性和黄酮含量可作为快速鉴定银杏受盐胁迫程度的关键指标。     

NaCl胁迫对盐芥质膜和液泡膜ATPase活性的影响

以盐生植物盐芥和中生植物拟南芥幼苗为材料,研究了盐胁迫对它们叶片和根质膜、液泡膜H+-ATPase、Ca2+-ATPases和K+-ATPase活性以及H+-ATPase、Na+/H+ 逆向转运蛋白表达的影响.结果显示:在NaCl胁迫下,盐芥叶片和根质膜的H+-ATPase活性分别比对照显著升高41%～212%和35%～53%,液泡膜的H+-ATPase分别显著升高281%～373%和4%～38%,而拟南芥却比相应对照都显著降低;相同盐浓度胁迫下,盐芥叶片的H+-ATPase活性比根部高4～8倍,盐芥根也远高于拟南芥.在NaCl胁迫下,盐芥叶片和根的液泡膜H+-ATPase蛋白质β亚基含量变化与其酶活性变化趋势一致,质膜Na+/H+ 逆向转运蛋白的表达量与Na+含量变化趋势一致.盐胁迫下盐芥根中Ca2+-ATPases和K+-ATPase活性的增加与根中Ca2+和K+含量呈显著正相关.研究发现,在盐胁迫条件下,盐芥能有效增强H+-ATPase蛋白和Na+/H+逆向转运蛋白表达,显著提高其根系与叶片质膜和液泡膜的H+-ATPase、Ca2+-ATPase和K+-ATPase活性,维持细胞质中较高的Ca2+和K+水平,从而缓解盐胁迫的伤害,增强耐盐性.     

拟南芥在盐胁迫环境下SOS转录调控网络的构建及分析

研究拟南芥在高浓度盐处理环境下的基因调控网络, 有助于了解其在盐胁迫环境下保持正常生长的防御机制。针对目前广泛研究的SOS (Salt Overly Sensitive)耐盐机制, 文章整合公共数据库中盐胁迫相关的拟南芥基因组表达谱芯片, 通过反向工程方法构建了拟南芥在盐胁迫状态下的SOS转录调控网络。所获得的调控网络包含70个盐胁迫相关且高度互作的互作基因, 其中27个转录因子为主要调控节点。进而根据SOS核心基因的表达特性, 所得调控网络内的不同表达模式得到了鉴别。     

盐胁迫对拟南芥AtPUB18基因的诱导表达及其启动子分析

用300mmol/L NaCl处理拟南芥幼苗,分别于处理后0、1、2、4、8、16、24、48h通过Northern Blot检测其AtPUB18基因的表达量。结果显示:拟南芥AtPUB18基因的表达量受高盐胁迫的诱导而升高,于处理后4h表达量达到最高,处理后16h表达量最低。采用PCR技术克隆AtPUB18的启动子,序列为1 974bp;序列分析发现启动子内含有大量与非生物胁迫相关的顺式作用元件,如HSE、LTR、MBS及ABRE;将启动子克隆到表达载体pCambia1300-221-GUS中,驱动报告基因GUS表达。组织化学染色结果表明,未经过高盐处理的幼苗中GUS基因表达水平很低;300mmol/L NaCl处理后GUS基因表达量显著升高。研究表明,AtPUB18的表达受高盐胁迫诱导,且AtPUB18基因的启动子是一个盐胁迫诱导型启动子。     

盐芥叶片响应干旱胁迫的蛋白质组学初步分析

盐芥是新兴起的植物非生物逆境研究模式植物,研究盐芥叶片蛋白质组对于干旱胁迫的响应,以推进对植物干旱耐受机制的认识。该研究应用双向电泳技术分析了干旱胁迫对于盐芥叶片蛋白质组的影响,结果共鉴定了63个干旱胁迫差异表达蛋白,包括丰度上调的31个,新出现的蛋白点14个,丰度下调的15个,消失的蛋白点3个。应用生物质谱分析技术确定了包括硫氧还蛋白,铁蛋白-1和凝集素在内的9个干旱胁迫响应蛋白的身份,对这些干旱胁迫响应蛋白的功能分类分析表明,盐芥的耐旱机制可能涉及自由基清除能力的增强、能量代谢的调整以及光合作用的维持。     

盐胁迫条件下提高内源乙烯对拟南芥幼苗生长和根尖活性氧水平的影响

以模式植物拟南芥（Arabidopsis thaliana）为材料,研究了内源乙烯对幼苗耐盐性的影响。研究结果表明,在施加了浓度为100 mmol·L^-1的NaCl胁迫的基质环境中,野生型拟南芥幼苗的根长和根重都显著减小。在施加外源乙烯利后不仅能够缓解盐胁迫对幼苗根伸长生长的抑制作用,而且能够缓解盐胁迫对幼苗根增重生长的抑制作用。施加外源ACC则只能缓解盐胁迫对幼苗根增重生长的抑制作用,而不能缓解盐胁迫对根的伸长生长的抑制。此外,100 mmol·L^-1 NaCl的胁迫条件下,拟南芥幼苗根尖中ROS水平明显升高,而施加了乙烯利和ACC处理下,幼苗根尖ROS的水平在NaCl胁迫下并没有明显的升高,说明内源乙烯可以调控植物体内的ROS维持在正常的水平,使植物体免受氧化损伤,从而提高了幼苗耐盐性。     

盐芥(Arabidopsis salsuginea)cDNA文库的随机测序

实验以盐生植物盐芥为材料 ,提取经盐处理的盐芥总RNA ,分离mRNA后 ,构建cDNA文库。从cDNA文库中随机挑取克隆进行测序。结果共测得 5 3个表达序列标记 (EST) ,有 37个EST( 6 9 8% )与拟南芥的基因在多肽水平上有较高同源性 ;2 1个EST( 39.6 % )的功能未知     

褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长及离子吸收和光合作用的影响

以香椿幼苗为材料,采用水培法研究不同浓度褪黑素(0、50、100、200和400μmol/L)对盐(150 mmol/L NaCl)胁迫下香椿幼苗生长指标、矿质元素离子(Na~+、K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+))含量、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)和胞间CO_2浓度(C_i)等光合作用指标的影响,以探究外源物质褪黑素对盐胁迫下香椿幼苗生长和生理的调控作用。结果表明:(1)在盐胁迫条件下,香椿幼苗的生长受到显著抑制,叶绿素含量和P_n显著降低,叶片和根系中Na~+含量比对照(CK)显著增加,而K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)含量以及离子含量的比值(K~+/Na~+、Mg~(2+)/Na~+和Ca~(2+)/Na~+)则明显下降,且丙二醛含量显著增加。(2)施加适宜浓度褪黑素能显著促进盐胁迫下香椿植株生长,降低其叶片和根系中Na~+含量,提高其K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)含量和离子含量比值以及叶片P_n、T_r、水分利用效率(WUE)和G_s和C_i,但却降低了气孔限制值(L_s)。(3)适宜浓度褪黑素使盐胁迫下香椿植株叶片的丙二醛积累明显下降,叶绿素含量显著上升。研究发现,外施适宜浓度的褪黑素能降低盐胁迫下香椿幼苗叶片和根系内Na~+浓度,增加K~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)浓度,调控植物体内细胞的离子平衡状态,增强对营养元素的吸收,提高光合作用效率,从而提高香椿幼苗对盐胁迫的抗性,并以100μmol/L褪黑素处理的效果最佳。     

不同产地浙贝母生物碱含量及其合成相关基因表达研究

为了探究浙贝母(Fritillaria thunbergii)药效成分积累量与生物碱合成相关基因表达水平之间的关系,该研究采用UPLC-MS、qPCR技术分别测定不同产地11个样品中总生物碱(贝母素甲和贝母素乙之和)含量和3个参与生物碱合成途径相关基因(HMGR、FPS和DXR)的表达量,同时运用生物统计学方法分析成熟期鳞茎生物碱含量与各基因表达量之间的相关性。结果表明:不同产地浙贝母成熟期鳞茎总生物碱含量存在显著差异(P<0.05),为0.2105%～0.4612%; HMGR和FPS基因在盛花期组织表达、盛花期至成熟期鳞茎表达变化趋势同生物碱含量变化趋势基本一致; DXR基因在成熟期鳞茎中表达量最高,盛花期组织表达、盛花期至成熟期鳞茎表达变化趋势同生物碱含量变化趋势大体不一致; HMGR、FPS基因表达量分别与贝母素甲、贝母素乙和总生物碱含量呈显著或极显著正相关性(P<0.05或P<0.01),以FPS基因表达量与生物碱含量相关系数为最高,相关系数分别为0.672,0.631,0.664,DXR基因与生物碱含量呈低度相关性。由此可以推断,生物碱的积累受MVA途径中...     

褪黑素UPLC-MS/MS检测方法优化及其对干旱和盐胁迫下葡萄幼苗褪黑素含量的分析

褪黑素是一种吲哚类激素,对植物的生理活动和抗逆性起到显著的调节作用。该研究建立了褪黑素超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)检测方法,并分别对干旱胁迫和盐胁迫条件下‘赤霞珠’葡萄幼苗根系和叶片中褪黑素含量的变化进行分析,以探讨葡萄中褪黑素的生理功能及其响应逆境胁迫的调控机制。结果显示:(1)褪黑素UPLC-MS/MS检测方法的优化条件为:采用超声波破碎法提取葡萄组织中的褪黑素;色谱条件为:色谱柱为Agilent Eclipse XDB-C18(1.8μm,3.0×50mm),流动相A为0.1%(v/v)的甲酸水溶液,流动相B为纯甲醇,梯度洗脱,柱温42℃,进样量1μL,流速0.2mL/min;质谱条件为:电喷雾正离子模式(ESI+)电离,多反应监测模式(MRM)检测,检测离子对为m/z 233→174。该方法测量结果的相对标准偏差(RSD)低于7%,最低检测限(LOD)和最低定量限(LOQ)分别为0.04ng/mL和0.12ng/mL。(2)干旱胁迫和盐胁迫下葡萄幼苗根系和叶片中褪黑素含量较对照组均显著增加,且胁迫程度越强增幅越大;用120mmol/L的NaCl溶液处理幼苗以后,幼苗根系和叶片中褪黑素含量分别达到627.25和3 220.42pg/g,大约都是相应对照组幼苗根系和叶片中褪黑素含量的7倍;10%PEG6000处理植株后其根系和叶片中褪黑素含量也远远高于对照组。研究表明,超高效液相色谱串联质谱法可作为一种准确、高效、简便易操作且具有较高的灵敏度和精确度的植物内源褪黑素含量检测方法;葡萄中褪黑素的合成是其对逆境胁迫的一种应激响应,暗示着褪黑素在缓解逆境胁迫方面具有重要作用。