土壤跳虫适应低温环境的策略与机制研究进展

低温和干燥是极地及寒温带地区动物的主要环境胁迫因子.为适应恶劣的环境,此区域的动物必须运用有效的方式来适应其栖息环境.土壤跳虫是典型的以避免体液结冰为主要策略来适应低温环境的动物类群,其抗低温的生态策略和模式与昆虫存在相似之处,表现在其利用冷驯化及与干旱协同作用,降低冰晶形成的伤害.在抗低温过程中,其体内甘油等小分子物质含量迅速增加,海藻糖、葡萄糖等分子迅速降低,低温保护蛋白--抗冻蛋白(AFP)产生,并存在脂质的相互转化,提高包膜的流动性,以保护细胞免受低温的伤害;同时也存在与其他昆虫不同的特异性策略与模式,主要包括在雪被保护下的垂直迁移行为,以及将冰核剂随蜕皮而排除体外等.这些土壤跳虫特异的抗冻模式与机制表明其低温生物学研究具有一定的科学意义.本文综述了土壤跳虫抵抗低温环境的模式、类型及机制,总结了近几年其生理生态机制研究进展,讨论了土壤跳虫抗低温研究存在的问题,并就全球变化背景下土壤跳虫低温生态研究前景进行了展望.     

布氏田鼠哺乳期低温经历抑制成年期神经再生

哺乳动物在出生前后所经历的环境条件对其成年后的行为和生理等具有重要影响。环境温度是影响动物后代表型的重要因素之一。本研究将分娩当天的布氏田鼠母体和幼仔在常温（23℃±1℃）或低温（4℃±1℃）饲养,断乳（21日龄）时转至常温环境,至第63日龄时再随机将两组动物各分为常温组和低温暴露组,期间检测体重、摄食量、静止代谢率、认知能力和神经细胞增殖和存活等,以验证哺乳期的低温经历可影响成年动物的代谢生理、行为表型和相关脑区神经再生的假说。结果发现：哺乳期低温经历导致成年布氏田鼠摄食量显著降低,与代谢有关的下丘脑以及学习记忆有关的海马区细胞增殖和存活数量减少。当动物在成年期面临冷暴露时,与哺乳期常温经历的动物相比,哺乳期低温经历的动物摄食量较低,在Y迷宫新异臂中的穿梭次数和停留时间显著降低,但海马和下丘脑部分核团的细 胞增殖以及海马CA的细胞存活明显升高。这表明哺乳期低温经历对布氏田鼠的能量代谢、行为和相关脑区的成体神经再生产生了持久的抑制效应,但成年后再次面对低温时,动物的代谢能力和代谢及学习记忆相关脑区的神经细胞可塑性优于哺乳期未曾经历低温的动物。     

茄子嫁接苗根系对低温环境胁迫的响应

以‘济农2000’为对照,研究了低温胁迫下不同抗冷性茄子砧木嫁接苗根系的生理生化变化及其与抗冷性的关系.结果表明,在10 ℃(昼)/3 ℃(夜)低温处理初期,根系对低温最敏感,表现为MDA含量、冷害指数、POD活性、脯氨酸含量、可溶性蛋白含量等迅速增加,而根系呼吸速率、SOD、CAT活性等迅速降低.随着低温胁迫时间的延长,根系呼吸速率持续降低,而冷害指数持续升高,渗透调节物质基本呈增加的趋势.常温恢复3 d后,呼吸速率、渗透调节物质、SOD活性等升高,但均以抗冷性较强的赤茄砧木嫁接苗恢复能力较强,而抗冷性较弱的台茄砧木嫁接苗与自根苗较差.利用抗冷性较强的砧木进行嫁接,可显著增强茄子根系的活性,进而提高其抗冷性.     

ABA对水稻幼苗抗冷性的影响

水稻幼苗叶随着低温(8～10℃)时间越长,ABA含量就越多,抗冷性较强的品种(组合)叶片所积累ABA含量比不抗冷的要多。外施ABA大大提高了水稻幼苗的抗冷性,减少叶的电解质渗漏率、减慢叶褪色速率和阻止叶鲜重下降。低温期间,水稻幼苗的可溶性糖含量增加。外施ABA提高可溶性糖的含量,在低温第4天更为明显,因此,ABA与秧苗抗冷性有密切的关系。     

生物膜组分对膜功能和膜相变的调控——Ⅳ.膜脂组分对水稻根端氧化酶活力和透性的影响

水稻根端的呼吸强度,线粒体氧化酶活力和膜脂脂肪酸不饱和度均随低温处理时间的延长而持续下降,抗冷品种下降速率比不抗冷品种慢。质膜透性随低温处理时间的延长而持续上升,抗冷品种的上升速率比不抗冷品种慢。因之,低温下根端质膜透性、呼吸强度、线粒体氧化酶活力和膜脂脂肪酸不饱和度的变化与品种抗冷性有关。低温下根端质膜透性与呼吸强度和膜脂脂肪酸不饱和度间呈负相关关系。但是,在添加氰化物或不饱和脂肪酸的试验中证明,低温下质膜透性与呼吸强度间、质膜透性与膜脂脂肪酸不饱和度间却呈正相关。说明低温下质膜透性与呼吸强度和膜脂脂肪酸不饱和度无直接的内在联系。低温下根端膜脂脂肪酸不饱和度与呼吸强度和线粒体氧化酶活力伺呈正相关,经添加不饱和脂肪酸的试验证明,脂肪酸不饱和度与根端呼吸强度和线粒体氧化酶活力间仍呈正相关,说明两者间确有内在联系。     

大鼠和黄鼠心肌细胞钙瞬变记录和钙移除机制分析

用共聚焦显微术在不同温度下记录非冬眠动物大鼠和冬眠动物黄鼠心肌细胞钙瞬变,并分析钙移除速率.结果表明:大鼠细胞钙瞬变舒期水平随降温显著升高,黄鼠基本不变;相同温度下,黄鼠钙瞬变时程较短,钙移除速率较快.CPA(cyclopiazoni cacid)的药理作用显示肌质网是细胞钙移除的主要机制,黄鼠肌质网摄钙速率较大鼠快.肯定了肌质网在冬眠动物心肌细胞耐受低温适应中的关键地位,否定了钠钙交换发挥重要作用的观点,提出了改善非冬眠动物心肌低温耐受性的可能性.     

低温对杂交水稻乳熟期剑叶光合作用和光合产物运输的影响

为了解寒露风引起晚稻减产的生理原因,本试验以两个不同抗冷力的杂交水稻组合为材料,研究了低温对水稻乳熟期剑叶光合作用与果糖１,６－二磷酸酯酶（ＦＢＰａｓｅ）活性的影响。结果表明：低温引起离体剑叶光合效率与ＦＢＰａｓｅ 活性下降,不抗冷的“汕优６３”及其亲本的光合效率与ＦＢＰａｓｅ 活性比抗冷的“秀优５７”及其亲本下降幅度较大。乳熟期是籽粒灌浆的高峰期,自然低温（寒露风）造成晚造水稻减产与乳熟期连体剑叶的光合作用下降和ＦＢＰａｓｅ 对低温的适应和调节能力有关     

植物抗冷分子生物学研究进展（综述）

温度是植物生长的必要条件,然而低温却是限制作物生产的重要因素,为此,各国政府及研究部门一直都把植物低温适应性问题作为一个重要的研究课题．按照低温的不同程度,植物的低温伤害可分为冷害（ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｉｎｊｕｒｙ;零上低温对植物的伤害）和冻害（ｆｒｅｅｚｉｎｇ ｉｎｊｕｒｙ;零下低温对植物的伤害）两大类。早期关于植物冷害机理和抗冷机理的研究,是从比较冷敏感（ｃｈｉｌｌｉｎｇ－ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）植物和抗冷（ｃｈｉｌｌｉｎｇ－ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）植物或比较未经冷驯化的植物（ｎｏｎ－ｃｏｌｄ－ａｃ…     

人工低温时心脏活动障碍的观察

(一)在乙醚麻醉下,低温所致狗心脏活动障碍有三种型式,即心室颤动、心跳停止和心跳停止式心室颤动。动物的最终死亡温度为16.9±1.14℃。在最终温度与心脏活动障碍的型式之间,并无任何依从关系。(二)高渗葡萄糖溶液能防止低温下心脏发生颤动,但不能使动物死亡的最终温度降低。高渗蔗糖溶液并无此类作用,这说明葡萄糖对低温心肌代谢有特异作用。(三)育亨宾、奎尼丁和乳酸钠并不能防止低温性心室颤动的发生,由此表明交感-肾上腺系统的机能亢进、酸中毒等并非低温性心室颤动的重要诱因。(四)应用普鲁卡因溶液能显著减少低温性心室颤动的发生,并使动物的最终温度明显降至12.3±1.13℃(P<0.01)。普鲁卡因的这种效应似应归之于它对心肌组织的良性营养作用。(五)基于葡萄糖和普鲁卡因对低温所致心室颤动有良好的防止效果,因而有理由认为低温性心室颤动是低温直接引起心肌内代谢失调的结果。(六)本工作的结果可能为临床上防止低温性心室颤动提供有效措施。     

静脉注射抗β-内啡肽血清对大鼠烫伤休克的影响

本实验在大鼠烫伤后,立即静脉注射不同剂量的抗β-内啡肽血清,观察动物血压、心率、呼吸及存活时间的改变。结果发现:(1)给予抗β-内啡肽血清后,烫伤动物的平均存活时间明显延长(P<0.01),且随抗血清剂量的增加呈明显的剂量依赖关系。(2)静脉注射抗β-内啡肽血清后,烫伤大鼠的血压下降被延缓,烫伤后60至120min时尤为明显。(3)烫伤大鼠的心率减慢在静脉注射抗β-内啡肽血清后也被延缓,这种影响出现早,但持续短。(4)抗β-内啡肽血清可使烫伤动物的呼吸频率保持相对恒定,且这种作用持续时间较长。实验提示:抗β-内啡肽血清对烫伤动物的心血管及呼吸功能有一定的改善作用,延缓烫伤休克的出现,使动物烫伤后存活时间延长,间接提示β-内啡肽参与烫伤休克。     

温度和高脂食物对黑线仓鼠代谢产热和体脂累积的影响

能量代谢的适应性调节是小型哺乳动物应对环境季节性变化的主要策略之一。为探讨不同温度下动物在代谢产热能量支出与脂肪累积之间的权衡策略,以成年雄性黑线仓鼠为研究对象开展了3 个实验:实验1 将动物驯化于高脂和低脂食物;实验2 将动物暴露于低温(5℃)和暖温(30℃);实验3 将饲喂高脂食物的动物暴露于低温。以食物平衡法测定摄食量、摄入能和消化率,以开放式氧气分析仪测定代谢产热,以索氏抽提法测定脂肪含量。结果发现,取食高脂食物的黑线仓鼠摄食量显著减少,但脂肪累积显著增加;暖温下摄食量显著减少,但体脂含量显著增加,低温下摄食量显著升高,但体脂含量显著减少;饲喂高脂食物的黑线仓鼠在低温下摄入能显著增加,非颤抖性产热增强,但体脂含量显著降低。结果表明高脂食物对黑线仓鼠体脂累积的影响与环境温度有关,低温诱导脂肪动员,暖温促进脂肪贮存;低温下黑线仓鼠增加能量摄入不能完全补偿用于产热的能量支出,导致脂肪动员增加;暖温下代谢产热降低是脂肪累积的主要因素;与能量摄入相比代谢产热的能量支出在体脂累积的适应性变化中发挥更重要的作用。     

小桐子非特异性脂质转移蛋白A的基因克隆及其表达和功能分析

基于我们最近获得的小桐子低温驯化转录组和数字基因表达谱数据,本工作研究了低温驯化条件下差异表达变化较大的非特异性脂质转移蛋白A基因JcnsLTPA。克隆到该基因的cDNA序列全长833 bp,开放阅读框长度513 bp,编码170个氨基酸,存在ATT_LTSS典型保守功能基序。其启动子区域中鉴定到了TATA框、CAAT框、CATA框、W框等顺式作用元件以及CRT/DRE低温响应元件。半定量RT-PCR分析表明,该基因在茎、根、叶中都有表达,以茎中表达量最高、且受低温诱导最显著。同时,酵母表达JcnsLTPA也提高了重组酵母菌的抗低温能力。这些结果充分说明了小桐子JcnsLTPA是与抗冷性密切相关的基因,可以用于小桐子的抗冷性遗传改良。     

光周期和温度对布氏田鼠产热的影响

布氏田鼠（Ｍｉｃｒｏｔｕｓ ｂｒａｎｄｔｉ）分组驯化在：（１）长光照温暖环境（ＬＷ，１６Ｌ：８Ｄ，２５℃）；（２）长光照 低温环境（ＬＣ，１６Ｌ：８Ｄ，５℃）；（３）短光照温暖环境（ＳＷ，８Ｌ：１６Ｄ，２５℃）；（４）短光照低温环境（ＳＣ， ８Ｌ：１６Ｄ，５℃）。驯化四周后，长光照动物的体重比短光动物的体重有增加的趋势；四组动物的体温 没有明显差异；低温和短光照均促使静止代谢率（ＲＭＲ）增加；ＳＣ组动物的非颤抖性产热（ＮＳＴ）高 于ＬＷ组。低温诱导肝和褐色脂肪组织（ＢＡＴ）细胞线粒体蛋白增加，短光照再度地增强此作用。短 光照诱导肝细胞线粒体状态－４及状态－３呼吸活力增加，低温没有明显作用。低温和短光照均刺激肝 和ＢＡＴ线粒体细胞色素Ｃ氧化酶活力提高，但后者作用强度大于前者。低温明显激活ＢＡＴ线粒体 的ａ－磷酸甘油氧化酶的活力，短光照无明显影响、结果表明：低温和短光照均能提高布氏田鼠的产 热能力，短光照与低温因子两者的协同作用增强了对布氏四鼠热能代谢的调节。     

植物低温应答机制及其泛素化修饰研究进展

植物在低温条件下的机体应答主要依赖于植物内部的细胞调控机制。文中综述低温胁迫对植物细胞内信号转导、基因表达、泛素化等修饰方式以及脯氨酸、可溶性糖、SOD酶活性等代谢调节的影响,以期为植物抗低温研究提供借鉴。     

低温乙醇法纯化抗人T细胞猪免疫球蛋白的研究

用健康人T淋巴细胞免疫猪,检测指标合格后采集猪血浆,经热吸收去除相应的杂抗体后,用改进的低温乙醇法分离纯化得到抗人T细胞猪免疫球蛋白。试生产5批,其主要质量指标均符合《中国药典》的要求,表明改良的低温乙醇法可用于纯化抗人T细胞猪免疫球蛋白。     

高压静电场(HVEF)预处理种子对大豆幼苗抗冷害的影响

高压静电场预处理大豆种子不但提高了大豆种子抗低温吸胀冷害的能力,而且影响到子叶期到第一真叶期幼苗的抗低温胁迫的能力。处理组幼苗在２－４°Ｃ低温胁迫下比对照组有较高的过氧化物酶（ＰＯＤ）,过氧化氢酶（ＣＡＴ）及超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）,淀粉酶（ＡＭＬ）的活力,预处理还降低了幼苗子叶中丙二醛（ＭＤＡ）的积累量和电解质渗漏。从可溶性蛋白质含量的变化也显示出处理组幼苗较对照组幼苗抗冷害能力有了提高。本文从自由基伤害学说的角度作了探讨     

天花粉蛋白基因转化番茄的研究

核糖体失活蛋白（ｒｉｂｏｓｏｍｅｉｎａｃｔｉｖａｔｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎ,ＲＩＰ）是一类作用于核糖体,抑制蛋白质合成的蛋白毒素,它具有广谱抗植物病毒和动物病毒的活性,在异种植物中的抗性效应尤其明显。迄今为止,人们已经从５０多种植物中分离出６０多种不...     

低温锻炼后桑树幼苗光合作用和抗氧化酶对冷胁迫的响应

以桑树品种“秋雨”为试验材料,研究了桑树幼苗在低温锻炼、冷胁迫和常温恢复期间的光合作用和抗氧化酶活性的变化.结果表明: 12 ℃3 d低温锻炼明显提高了桑树幼苗的抗冷性.3 ℃3 d冷胁迫下,12 ℃3 d低温锻炼后的桑树幼苗叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和PSⅡ 最大光化学效率(F_v/F_m)明显高于对照(未经低温锻炼)处理的桑树幼苗,而且其在常温下的恢复也较对照桑树幼苗迅速.在12 ℃ 3 d低温锻炼和3 ℃ 3 d冷胁迫期间,桑树幼苗叶片脯氨酸和可溶性糖含量明显增加,而经低温锻炼的桑树幼苗叶片丙二醛(MDA)含量明显低于未经低温锻炼的桑树幼苗,经低温锻炼的桑树幼苗叶片抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性则明显高于未经低温锻炼的桑树幼苗.说明渗透调节物质含量增加和APX活性提高在低温锻炼诱导桑树幼苗的抗冷性上发挥着重要的作用.     

低温脂肪酶的研究及其基因的异源表达

低温脂肪酶以中温酶所不可比拟的低温活性优势正越来越多地被人们所关注。低温微生物产生的低温脂肪酶具有独特的结构特征和催化特性。     

科眠哺乳动物——天然的血管医学研究模型

本文在简要概括本实验室和国际天空进展的基础上,归纳了提出了冬眠动物心血管系统具有耐低抗温,抗心律失常,需缺氧等几大机能特点,并着重指出,冬眠动物适应于特殊生理条件所形成的心血管系统机能稳定性,及其背后的调节途径,对于医院研究有重要参考价值,因而作者倡导利用我国动物资源,从医学角度研究冬眠动物。