脱硫废弃物对碱胁迫下水稻叶片钙分布、Ca2+-ATPase活性及抗氧化特征的影响

为了探讨脱硫废弃物提高水稻抗盐碱的作用机制,采用盆栽法,研究脱硫废弃物对碱胁迫下水稻幼苗叶片总钙含量、Ca2+分布、细胞膜Ca2+-ATPase活性及活性氧含量等的变化.结果表明:对照处理的细胞中钙颗粒零星分布于细胞壁和叶绿体中,添加脱硫废弃物和CaSO4处理的细胞质膜、细胞间隙、细胞壁和液泡中有大量的钙颗粒分布;随着脱硫废弃物和CaSO4添加量的增加,叶片总钙含量增加,质膜和液泡膜Ca2+-ATPase活性呈上升趋势,质膜透性、MDA含量和活性氧O2-产生速率呈下降趋势,SOD、POD等保护酶活性升高.添加脱硫废弃物在一定程度上能够减缓碱胁迫对水稻造成的细胞伤害,起主要作用的物质可能是其主要成分CaSO4.     

脱硫废弃物对碱胁迫下油葵幼叶细胞钙分布及Ca2+-ATPase活性的影响

利用脱硫废弃物改良盐碱地对于确保国家粮食安全和生态安全,发展循环经济具有重要意义。为了探索脱硫废弃物提高植物抗盐碱机理,采用盆栽试验法, 研究了施入不同量脱硫废弃物和CaSO₄对碱胁迫下油葵叶片细胞钙分布、总钙含量以及质膜和液泡膜Ca²⁺-ATPase活性的影响。结果表明:在碱胁迫下(CK),Ca²⁺与焦锑酸钾结合成黑色颗粒成团零星分布于叶绿体和液泡中,叶绿体超微结构受到不同程度的破坏。施入脱硫废弃物和CaSO₄,叶绿体结构完整,细胞间隙、细胞壁和液泡中的钙颗粒逐渐增多,同时,质膜和液泡膜Ca²⁺-ATPase活性随脱硫废弃物和纯品硫酸钙施量的增加而增加,其中液泡膜Ca²⁺-ATPase活性无论是对照(CK)还是处理的活性均高于质膜Ca²⁺-ATPase活性。叶片细胞内总钙含量也随脱硫废弃物和CaSO₄施用量的增加呈升高趋势。说明脱硫废弃物和CaSO₄通过增加Ca²⁺-ATPase活性,有利于钙通过质膜和液泡膜进入细胞内,维持膜结构的稳定性,缓解碱对油葵的胁迫。     

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.     

云雾山草坡和泾川刺槐林坡面土壤电阻率和含水率的空间差异

采用盆栽控水的方法,研究干旱胁迫（80%FC、60%FC、40%FC和20%FC）及施氮（N0 0 g·pot-1、Nl 1.2 g·pot-1、Nm 3.6 g·pot-1和Nh 6.0 g·pot-1）对麻疯树幼苗叶、茎和根部主要渗透调节物质积累的影响.结果表明： 干旱胁迫条件下,麻疯树幼苗茎和根部的游离脯氨酸、可溶性蛋白和茎部可溶性糖大量积累,叶片中脯氨酸含量也随干旱胁迫程度的增加大幅度上升;Na+、Ca2+和Mg2+在麻疯树幼苗叶、茎和根中大量积累,而K+仅在茎中大量积累,叶片和根部K+含量略微上升.施氮对植株渗透调节物质的影响与干旱胁迫强度和施氮水平有关.在80%FC和60%FC水分条件下,增加N肥施用量能明显促进麻疯树幼苗各组分渗透调节物质的积累;在40%FC水分条件下,Nh处理对渗透调节物质积累的促进作用减弱;而在20%FC条件下,Nl处理植株的渗透调节能力较高,Nm和Nh处理对植株渗透调节的促进作用不明显甚至转为抑制.     

NaHCO3胁迫下星星草根中Ca2＋与Ca2＋-ATPase的超微细胞化学定位

利用焦锑酸盐和磷酸铅沉淀技术分别对NaHCO3胁迫条件下星星草（Puccinellia tenuiflora）根中Ca2＋和Ca2＋-ATPase进行超微细胞化学定位研究,旨在进一步探讨Ca2＋在NaHCO3胁迫诱导胞内信号转导过程中的作用,以及Ca2＋-ATPase活性定位变化与NaHCO3胁迫下星星草抗盐碱能力的关系。结果表明：在正常状态下,根毛区细胞质内Ca2＋较少,主要位于质膜附近和液泡中,Ca2＋-ATPase主要定位于质膜和液泡膜,有一定活性。在0.448%NaHCO3胁迫下,根毛区细胞质中Ca2＋增多,液泡中Ca2＋减少,且主要集中于液泡膜附近,质膜和液泡膜Ca2＋-ATPase活性明显升高。在1.054%NaHCO3胁迫下,细胞质中分布的Ca2＋增多,而液泡中Ca2＋极少,Ca2＋-ATPase活性也降低。以上结果表明,Ca2＋亚细胞定位和Ca2＋-ATPase活性变化在星星草响应NaHCO3胁迫的信号传递过程中具有重要作用。     

钙对盐胁迫下棉苗离子吸收分配的影响

研究了钙对NaCl胁迫下棉花幼苗体内离子分布的影响及其与根系质膜H+-ATP酶、液泡膜H+-ATP酶和H+-PP酶活性的关系。不同器官离子含量和根系横切面X-射线微区分析结果表明,NaCl胁迫下外源钙明显减少棉花幼苗对Na+的吸收及其向茎杆、叶片的运输,增加对K+和Ca2+的吸收及其向茎杆、叶片的运输,增强棉苗体内的盐分区域化分配,提高根冠比和干物质积累,根系电解质渗漏率下降。钙明显提高盐胁迫下幼根细胞质膜H+-ATP酶、液泡膜H+-ATP酶和H+-PP酶的活性,与钙调节棉花对离子的吸收、分配相一致,说明这些酶可以为根细胞中的Na+在液泡中积累以及K+、Ca2+的选择性吸收和运输提供动力。     

钙对亚适温弱光下黄瓜幼苗Ca2+分布及叶绿素荧光参数的影响

以'津优3号'黄瓜幼苗为试验材料,采用焦锑酸钙沉淀的电镜细胞化学方法,研究了CaCl2预处理对亚适温(昼/夜18℃/12℃)弱光(100 μmol·m-2·s-1)下黄瓜幼叶细胞中Ca2+分布、Ca2+-ATP酶活性及叶绿素荧光参数的影响.结果显示:正常温光条件(CK)下,黄瓜幼叶细胞Ca2+主要存在于液泡和液泡膜上,细胞质中含量较低;经亚适温和弱光处理7 d后,叶片细胞质和细胞膜中形成较大的钙沉淀颗粒,液泡中的Ca2+颗粒聚集成团,膜组织边缘模糊,Ca2+-ATPase活性降低;胁迫前用CaCl2预处理的细胞质中Ca2+颗粒略有增加,且分布较均匀,膜组织完整,Ca2+-ATPase活性与CK差异不显著;而经LaCl3、EGTA和CPZ预处理的Ca2+多呈大颗粒状聚积在细胞质、液泡膜或细胞壁上,Ca2+-ATPase活性大幅度下降.在7 d亚适温弱光处理后,各处理黄瓜叶片的Fv/Fm变化不大,而ΦPSⅡ、qP和ETR显著降低;与水预处理相比,叶片ΦPSⅡ、qP和ETR在CaCl2处理下显著增加,而在EGTA和CPZ处理下显著减小,LaCl3处理的无显著变化.研究表明,亚适温弱光处理能打破黄瓜幼苗细胞内的Ca2+平衡,使其膜组织受到一定程度破坏;CaCl2可维持胞内较高的Ca2+-ATP酶活性,保持Ca2+平衡,保护细胞膜组织结构完整,并参与了光合作用光能捕获和光合效率的调控,能有效减轻亚适温弱光对黄瓜幼苗光合作用的不良影响.     

NaCl和Na2CO3胁迫对桑树幼苗生长和光合特性的影响

以1年生“青龙桑”幼苗为试验材料,研究了中性盐(NaCl)和碱性盐(Na2CO3)胁迫下桑树幼苗的生长和叶片光合特性.结果表明： 盐胁迫明显降低了桑树幼苗的株高、叶片数、生物量和叶片的光合能力.随着Na+浓度的增加,桑树叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率、实际光化学效率、电子传递速率和光化学猝灭系数明显降低,过剩光能以非光化学猝灭形式耗散的比例增加,桑树叶片的光能转化效率和光合能力下降.在Na+浓度＜150 mmol·L-1时,桑树幼苗的光合能力和生长受到的抑制较小,通过增加根冠比进一步适应盐胁迫,但这种保护机制随着盐浓度的增加逐渐降低.在Na2CO3胁迫下,＞50 mmol·L-1Na+浓度对桑树的生长和光合能力表现出较强的抑制作用,并随Na+浓度的增加,抑制程度加大.在NaCl＜150 mmol·L-1时,桑树的光合能力主要依赖植株形态和光合代谢双重途径适应中性盐逆境,而在NaCl浓度＞150 mmol·L-1和碱性盐胁迫下,其主要依赖光合代谢来适应逆境.     

温度逆境交叉适应对葡萄叶片膜脂过氧化和细胞钙分布的影响

 研究了高温锻炼对低温胁迫下和低温锻炼对高温胁迫下葡萄(Vitis vinifera)叶片中丙二醛（MDA）、谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量变化以及细胞中Ca2+分布的影响。结果表明: 高（低）温胁迫使正常生长的叶片丙二醛含量升高, GSH和AsA含量下降,低（高）温锻炼预处理能减少MDA含量,提高GSH和AsA含量,抑制了由于温度胁迫引起MDA含量升高和GSH和AsA下降趋势。常温下葡萄叶肉细胞的Ca2+主要分布于液泡、细胞间隙中;高温胁迫和低温胁迫后,细胞质中聚集大量Ca2+沉淀颗粒,液泡中和细胞间隙Ca2+沉淀颗粒减少,叶绿体超微结构被破坏,Ca2+稳态平衡遭到破坏。高温锻炼后细胞质出现大量的Ca2+沉淀颗粒,主要来源于细胞间隙,低温锻炼后细胞质也出现大量的Ca2+沉淀颗粒,主要来源于液泡,两者的叶绿体超微结构都完整;高温锻炼的叶片经过低温胁迫和低温锻炼的叶片经过高温胁迫后,细胞间隙和液泡内Ca2+沉淀颗粒增加,细胞质中Ca2+沉淀颗粒很少,叶绿体较完整,Ca2+稳态平衡得以维持。推测高低温锻炼能够通过Ca2+启动抗逆基因表达和维持细胞中Ca2+稳态平衡来交叉适应低高温的胁迫。     

NaCl胁迫下大麦根液泡膜H+-ATPase活性、离子吸收与钙的关系

NaCl胁迫2 d,耐盐大麦(Hordeum vulgare L.cv) ("滩引2号")根系液泡膜H+-ATPase活性增强,H+-PPase活性下降.以质膜Ca2+通道抑制剂La3+ (1 mmol/L)或Ca2+螯合剂EGTA (5 mmol/L)处理大麦幼苗,抑制了NaCl诱导的液泡膜H+-ATPase活性的增强,但提高了H+-PPase活性;用CaM拮抗剂三氟拉嗪(TFP,20 μmol/L)处理,也抑制了液泡膜H+-ATPase活性的增强.NaCl胁迫下,外加La3+,TFP或La3++TFP处理,使Na+吸收增加,K+和Ca2+吸收降低.结果表明,NaCl胁迫下,液泡膜H+-ATPase活性提高和离子吸收的变化可能与Ca-CaM系统有关.     

Zn对荇菜叶片保护酶活性、渗透调节物质含量和Ca2+定位分布的影响

本文以不同浓度Zn（0、5、10、15、20mg/L）处理9d的荇菜(Nymphoides peltatum (Gmel.)O. Kuntze)为实验材料,分析了Zn对叶片超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性、渗透调节物质（脯氨酸和可溶性糖）含量的影响,并用焦锑酸钙沉淀的细胞化学方法观察了Zn胁迫条件下叶肉细胞内Ca2+水平和分布的动态变化,以揭示水生植物对Zn胁迫的应答机制。研究结果表明,Zn明显抑制了SOD活性和刺激POD活性上升;脯氨酸和可溶性糖积累显著。电镜观察发现,正常条件下叶细胞中的Ca2+主要定位在胞间隙和液泡中,细胞基质和细胞核中较少。添加Zn后,胞间隙和液泡中的Ca2+逐渐进入细胞质,使细胞质中Ca2+浓度明显升高,特别是在质膜内侧和细胞核中出现大量较大的呈圆环状的钙沉淀颗粒。作者认为与保护酶活性紊乱相比,脯氨酸和可溶性糖在荇菜对Zn胁迫的适应中发挥更大的作用。同时细胞内Ca2+水平的增加,可能与许多生理生化过程的改变有关,其在质膜和细胞核等局部区域的大量分布,将会引发对植物的伤害,直至最终死亡。由此可见,荇菜体内多种防御系统同时对Zn胁迫做出反应,包括诱导胁迫相关酶（POD）活性,增加渗透调节物质（脯氨酸和可溶性糖）合成或含量以及改变疏松结合钙的亚细胞分布和含量等。     

低温、高pH胁迫对水稻幼苗根系质膜、液泡膜ATP酶活性的影响

以耐冷性不同的两个水稻品种为材料,比较研究了幼苗根系质膜、液泡膜ATP酶对低温(8℃)及高pH(8.0)胁迫的反应。结果表明水稻根细胞质膜和液泡膜上均存在Ca3+-ATP酶,但活性远低于H+-ATP酶。耐冷品种武育粳3号经低温(8℃)处理2d,根系质膜和液泡膜H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性均明显升高,至冷处理12d,H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性有所下降,但仍与对照相近;而冷敏感品种汕优63经低温(8℃)处理2d,根系质膜H+-ATP酶活性略有升高,而质膜Ca2+-ATP酶以及液泡膜H+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性已明显下降;至冷处理12d,4种酶活性均明显低于对照。高pH胁迫使质膜和液泡膜H+-ATP酶活性下降,而使Ca2+-ATP酶活性上升。高pH胁迫会加剧低温冷害。结果表明,耐冷品种质膜、液泡膜ATP酶比冷敏感品种对低温胁迫有更强的适应能力。     

NaCl胁迫对宁夏枸杞幼苗根系质膜和液泡膜H+-ATPase活性的影响

以宁夏枸杞为材料,研究NaCl胁迫下枸杞幼苗组织含水量、干物质重量、无机离子分布、质膜透性、丙二醛 (MDA)含量及幼根质膜、液泡膜H -ATPase活性和耐盐性之间的关系。结果表明,在0．3％NaCl胁迫下,干物质重量、质膜透性、MDA含量略有增加,组织含水量略有下降;随着NaCl胁迫强度的增加,Na 、Cl-含量逐渐增加, K 含量则呈现下降的趋势;质膜透性增大与MDA含量升高呈显著正相关;质膜和液泡膜H -ATPase活性逐渐增加,且液泡膜H -ATPase活性显著高于质膜H -ATPase活性,表明枸杞具有较强的抗盐性。     

甲基紫精对水稻幼苗根细胞膜微囊Ca2+-ATP酶活性的影响

10μmool/L甲基紫精(MV)预处理水稻幼苗可明显提高其抗冷力,但这种功效可被钙的螯合剂EGTA(10 mmol/L)和钙调素(CaM)的抑制剂氯丙嗪(CPZ,0.5 mmol/L)所抑制.MV预处理提高了幼苗质膜、液泡膜Ca2+-ATP酶活性,同时也有提高质膜Fe(CN)3-6还原速率和这些活性的冷适应性,但这些效果均可被EGTA和CPZ所抑制.离体条件下,膜微囊的Ca2+-ATP酶活性对H2O2、O-2、-OH敏感.结果显示,MV预处理提高幼苗的抗冷力可能是通过钙信使介导起作用的,钙信使或CaM可能刺激了质膜、液泡膜Ca2+-ATP酶活性;而该预处理有增加质膜、液泡膜Ca2+-ATP酶的冷稳定性则可能与该处理有提高细胞抗氧化能力、稳定冷胁迫下细胞膜系统结构有关.     

等渗NaCL和KCL胁迫对高梁幼苗生长和气体交换的影响

本文比较研究了等渗NaCl和KCl胁迫下,高粱幼苗生长及叶片离子含量、质膜相对透性和有关气体交换参数的变化。结果表明,在低浓度NaCl和KCl胁迫7天时,高粱生长、含水量和质膜相对透性与对照相比没有明显变化,而净光合速率、蒸腾速率和气孔导度已明显下降,叶肉细胞间隙CO2浓度明显增加。NaCl胁迫下叶片Na+含量成倍增加,而K+和Ca2+含量无明显变化。KCl胁迫时叶片K+含量明显增加,Ca2+含量明显下降,而Na+含量没有明显变化。随着NaCl或KCl浓度的增加,幼苗生长和叶片含水量明显下降,质膜透性和细胞间隙CO2浓度明显增加,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度进一步下降。 NaCl胁迫下叶片Na+含量进一步增加,K+和Ca2+进一步下降,而KCl胁迫下叶片K+含量进一步 增加,Na+和Ca2+含量进一步下降。KCl对高粱生长抑制、质膜透性、Ca2+含量下降及光合气体交换参数的影响均明显大于等渗的NaCl。     

ATPase与植物抗盐性

本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性,主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性,很可能是由于酶蛋白质合成受阻,质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外,本文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制,有助于阐明植物的盐生境适应机制,也有利于植物的抗盐育种工作。     

ATPase 与植物抗盐性

 本文综述了高等植物细胞ATPase在盐胁迫下的活性变化及其调控机制。V型H+_ATPase与细胞离子区隔化和植物抗盐性密切相关。盐胁迫提高抗盐植物液泡膜H+_ATPase活性, 主要是通过增加V型H+_ATPase主要功能亚基的基因表达以及蛋白质合成。盐胁迫通常降低质膜H+-ATPase活性, 很可能是由于酶蛋白质合成受阻, 质膜H+-ATPase活性的变化与盐胁迫的强度和时间长短有关。此外, 本 文还对ABA和Ca2+-CaM等胁迫信号物质对ATPase活性的调控及其与植物抗盐性的关系进行了总结。研究ATPase对盐胁迫的响应和调控机制, 有助于阐明植物的盐生境适应机制, 也有利于植物的抗盐育种工作。     

K+营养对NaCl胁迫下盐地碱蓬生长及叶片液泡膜V-H+-ATPase和V-H+-PPase活性的影响

对溶液培养的盐地碱蓬(Suaeda salsa L.)幼苗进行不同浓度NaCl胁迫并改变培养液中K+浓度,以了解K+营养对NaCl胁迫下盐地碱蓬幼苗生长及叶片液泡膜V-H+-ATPase、V-H+-PPase活性的影响.提高培养液K+浓度可明显增加盐胁迫下碱蓬植株的鲜重、干重,促进盐地碱蓬叶片及根部组织K+积累.盐地碱蓬叶片液泡膜V-H+-ATPase至少由A、B、C、D、E及c亚基组成,其表达量在缺K+处理(12 μmol/L K+)下随盐胁迫浓度的增加而减小,而在正常K+(6 mmol/L)培养下则随盐胁迫浓度的增加而增加;盐地碱蓬叶片液泡膜V-H+-PPase分子量为72 kD,在缺K+和正常K+供应情况下,V-H+-PPase均有较高表达.V-H+-ATPase及V-H+-PPase活性变化与其亚基表达量变化基本成正相关.结果表明: K+对盐生植物碱蓬的耐盐性有重要作用,盐胁迫下,K+可能参与了V-H+-ATPase和V-H+-PPase活性调控.     

NaCl和Na2CO3对盐地碱蓬胁迫效应的比较

在相同的Na 浓度(如100 mmol/L)下,NaCl处理促进碱蓬植株干重增加,提高根系活力,而Na2CO3处理导致植株干重减少,根系活力降低;与NaCl胁迫相比,Na2CO3胁迫下叶片内Na 含量上升和K 含量下降幅度更大,叶肉细胞质Na 含量和叶内脯氨酸含量增加幅度更大,而V-H -ATPase(液泡膜H -ATPase)和V-H -PPase (液泡膜H -PPase)增加幅度较少;与NaCl胁迫不同,Na2CO3胁迫下SOD(超氧化物歧化酶)活性不是增加,而是降低,与此相一致,MDA(丙二醛)含量大幅度增加.上述结果表明,碱蓬对Na2CO3胁迫的抗性低于对NaCl的抗性,这可能与Na2CO3胁迫引起的Na 、K 离子严重失衡、活性氧清除能力降低有关.     

草酸处理对热胁迫下辣椒叶片膜透性和钙分布的影响

研究了外源草酸对热胁迫下辣椒叶片中细胞膜相对透性、谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)含量变化以及Ca2+分布的影响.结果表明热胁迫使叶肉细胞膜相对透性升高,草酸处理则减轻升高幅度.热胁迫使叶片中GSH和AsA含量下降;草酸处理则使二者在热胁迫下含量下降幅度较小.常温下辣椒叶肉细胞的焦锑酸钙沉淀颗粒主要分布于液泡、胞间隙和叶绿体中,热胁迫下液泡、细胞间隙中减少,但在细胞核和细胞质中出现;经过草酸处理的叶肉细胞,焦锑酸钙沉淀颗粒在胞间隙中明显增多,液泡中减少.