甾醇在调节植物生长发育中的研究进展

甾醇是一种异戊二烯类化合物,在生物的生长发育中起着重要作用。甾醇不仅是真核细胞膜的结构成分,而且也是甾醇激素生物合成的前体,在植物细胞分裂、胚胎发生和发育、参与逆境胁迫中起着关键作用。在植物中,甾醇衍生的油菜素内酯(brassinosteroids,BRs)在生长发育中的多种功能已被广泛研究,BRs作为一类植物激素,协同其他激素在植物生长发育中发挥多种功能,从细胞分裂、细胞扩张、气孔导度和根系发育,BRs在植物生命周期的各个方面都发挥着重要的作用。除了这些功能外,BRs作为植物甾醇合成途径的重要产物,作为一种重要的信号分子响应逆境胁迫及调控植物的形态建成。本文对BRs合成途径中的相关基因的研究进展进行了概述,并且综述了油菜素内酯的生物合成及其在调节植物生长发育中的研究进展,最后对油菜素内酯的研究前景进行了讨论和展望。     

油菜素甾酮的^125I标记及其生物活性

油菜素甾酮是合成油菜素内酯的前体,它具有７０％以上的油菜素内酯生物活性。油菜素甾酮的Ｂ环－６－酮基经与盐酸羧甲基羟胺反应后得到油菜素甾肟,当浓度为１０μｍｏｌ／Ｌ时用水稻叶片倾斜法其生物活性比对照增加６０％以上;当浓度为２μｍｏｌ／Ｌ时能促使黄瓜下胚轴伸长,比对照增加２０％。用油菜素甾肟与油菜素内酯或油菜素甾酮一起处理黄化水稻幼苗,测得水稻叶片与叶鞘之间的倾斜角度介于它们单独处理之间。用氯胺－Ｔ法     

植物甾醇在植物逆境胁迫中的研究进展

植物甾醇是一类重要的生理活性物质,对植物的生长发育具有重要作用,对响应植物逆境胁迫也具有重要功能.植物甾醇是细胞膜和脂质筏的重要组分,与膜的稳定性密切相关,主要通过甾醇含量的相对变化维持膜的稳定性及影响脂质筏的生物功能响应逆境胁迫.植物甾醇作为信号分子参与逆境胁迫中的信号传导,油菜素内酯类(BRs)是植物甾醇合成途径的重要产物,作为一种重要的信号分子调控植物甾醇合成酶基因的表达以响应逆境胁迫.     

油菜素甾酮的~（125）I标记及其生物活性

油菜素甾酮（ｂｒａｓｓｉｎｏｓｔｅｒｏｎｅ）是合成油菜素内酯（ｂｒａｓｓｉｎｏｌｉｄｅ）的前体,它具有７０％以上的油菜素内酯生物活性。油菜素甾酮的Ｂ环－６－酮基经与盐酸羧甲基羟胺反应后得到油菜素甾肟,当浓度为１０μｍｏｌ／Ｌ时用水稻叶片倾斜法测得其生物活性比对照增加６０％以上;当浓度为２μｍｏｌ／Ｌ时能促使黄瓜下胚轴伸长,比对照增加２０％。用油菜素甾肟与油菜素内酯或油菜素甾酮一起处理黄化水稻幼苗,测得水稻叶片与叶路之间的倾斜角度介于它们单独处理之间。用氯胺－Ｔ法制备１２５Ｉ－组胺,再与油菜素甾肟结合。先用黄瓜幼苗下胚轴伸长法初步筛选活性组份,再用水稻叶片倾斜法鉴定活性,表明Ｒｆ０．９３处的组份能使水稻幼苗叶片的倾斜活性增加２５％,其放射性比强为７３．８ＧＢｑ／ｍｍｏｌ。     

表油菜素内酯对离体黄化小麦叶片展开的影响

油菜甾醇内酯类化合物对叶片展开(leaf-unrolling)的生物活性,以表油菜素内酯效应为最强。epiBR的作用与其浓度及苗龄有关,0.0001ppm时已表现促进作用,至1ppm达最高;epi-BR对4d龄叶片促进最明显,随苗龄增加逐渐下降,表明幼嫩叶片比老叶片对epiBR更为敏感。epiBR能克服环己酰亚胺和放线菌素D对叶片展开的抑制;epiBR与脱落酸之间亦存在拮抗,而与6BA则表现加成作用。     

油莱素甾醇促进黄化水稻第二叶切段偏上性生长与乙烯的关系

油菜素甾醇强烈刺激黄化水稻第二叶切段倾斜的实质是偏上性生长。油菜素甾醇处理的切段的叶枕细胞带发生了不均一的可塑性生长,叶枕薄壁细胞明显增大。油菜素甾醇促进切段偏上性生长的同时伴随着乙烯释放。两促进效应能被乙烯生物合成抑制剂CoCL2平行抑制,表明两效应存在正相关。     

油菜素甾醇促进黄化水稻第二叶切段偏上性生长与乙烯的关系

油菜素甾醇强烈刺激黄化水稻第二叶切段倾斜的实质是偏上性生长。油菜素甾醇处理的切段的叶枕细胞带发生了不均一的可塑性生长,叶枕薄壁细胞明显增大。油菜素甾醇促进切段偏上性生长的同时伴随着乙烯释放。两促进效应能被乙烯生物合成抑制剂 CoCl_2平行抑制,表明两效应存在正相关。     

Δ5-3β,7β-二羟基甾醇及其C-7差向异构体波谱特征及胆碱酯酶的抑制活性

本文对Δ5-3β,7β-二羟基甾醇(1~3)和Δ5-3β,7α-二羟基甾醇(4~6)的一些核磁共振波谱特征进行了比较。活性测试表明化合物1~6对乙酰胆碱酯酶(AChE)无明显的抑制活性,对丁酰胆碱酯酶(BuChE)则有较强的抑制活性,其中24-亚甲基胆甾-5-烯-3β,7α-二醇(6)的IC50值为9.5μM。通过活性数据比较我们发现7α-羟基甾醇对丁酰胆碱酯酶的抑制活性明显比相应的7β-羟基甾醇高。我们通过计算7位羟基和四环平面之间的二面角角度来尝试解释这些活性差别。     

△^5—3β，7β-二羟基甾醇及其C-7差向异构体波谱特征及胆碱酯酶的抑制活性

本文对△^5-3β,7β-二羟基甾醇（1—3）和△^5-3β,7α-二羟基甾醇（4～6）的一些核磁共振波谱特征进行了比较。活性测试表明化合物1—6对乙酰胆碱酯酶（AChE）无明显的抑制活性,对丁酰胆碱酯酶（BuChE）则有较强的抑制活性,其中24-亚甲基胆甾-5-烯-3β,7α-二醇（6）的IC50值为9．5μM。通过活性数据比较我们发现7α-羟基甾醇对丁酰胆碱酯酶的抑制活性明显比相应的7β-羟基甾醇高。我们通过计算7位羟基和四环平面之间的二面角角度来尝试解释这些活性差别。     

油菜素内酯对水稻幼苗硝酸还原酶活性的影响（简报）

油菜素内酯(BR)明显提高水稻幼苗的硝酸还原酶(NR)活性,并促进NO_3~-的吸收。环己亚胺(CHI)和脱落酸(ABA)都抑制 NR活性,而这些抑制不为 BR所逆转。BR和苄基腺嘌呤(BA)单独处理都促进NR活性,但两者不表现加成作用。     

The synthesis of androstane brassinosteroid analogues with α-azido acid ester groups in position 17β

Androstane brassinosteroid analogues with α-azido acid ester groups in position 17β were synthesized from 2α,3α,17β-trihydroxy-5α-androstan-6-one after the protection of the 2α,3α-diols upon treatment with the corresponding α-azido acid and the subsequent deprotection of the diol grouping. Six new castasterone analogues were prepared. The biological activities were evaluated in two bioassays: a rice lamina inclination test and bean second internode bioassays. The activities of the new analogues differ in these two bioassays.     

Optimization of a rice lamina inclination assay for detection of brassinosteroids: I. effect of phytohormones on the inclination activity

Effect of ABA, GA₃, zeatin (Zea) and IAA on the inclination activity was examined by a rice lamina inclination assay using a Korean cultivar, Tongjin. Treatment with ABA, GA₃, Zea or IAA alone failed to increase the inclination response significantly at the concentration tested from 0.1 ppm to 10 ppm. However, treatment with 0.1 and 1 ppm ABA in the presence of brassinolide inhibited the inclination activity induced by treatment with brassinolide alone. And treatment with 0.1 and 1 ppm GA₃ or Zea in the presence of brassinolide strongly inhibited the inclination activity induced by treatment with brassinolide alone. On the other hand, the inclination activity by treatment with brassinolide alone was clearly promoted by treatment with 0.1 and 1 ppm IAA in the presence of brassinolide. Based on the synergistic effect induced by treatment with BR and IAA, we could develope an improved rice lamina inclination assay whose minimum detectable concentration of brassinolide is 0.00001 ppm /petri dish. The minimum detectable concentration in our assay was five times as low as that of the previous rice lamina inclination assay.     

Synthesis and biological activity of brassinosteroids fluorinated at C-2

In this paper we report the synthesis of four fluorinated analogues of brassinosteroids in which fluorine was introduced stereoselectively at C-2. The bioactivity of these new compounds was evaluated using the rice lamina inclination test. The results show that two of these analogues elicit high bioactivity, suggesting the involvement of hydrogen bond interactions between the active brassinosteroids and their cellular receptor.     

水稻sbe1启动子驱动的反义sbe-GUS融合基因在转基因水稻中的表达

为研究水稻基因启动子对外源基因在转基因水稻中表达的影响,构建了由sbe1启动子引导的反义sbe-GUS融合基因。经农杆菌介导,将不同的融合基因导入水稻中,定量测定转基因水稻植株不同组织中的GUS酶活力。结果表明,sbe1启动子可驱动反义sbe-GUS融合基因在转基因水稻植株的胚乳中高效表达,而在颖壳、胚和茎叶等组织中的表达活性较弱。证实sbe1启动子在驱动外源基因的表达上表现有明显的组织特异性。     

不同氮素供应下水稻酚类物质代谢关键酶基因差异表达

运用实时荧光定量PCR技术探讨了不同供氮条件下强化感与弱化感水稻苯丙烷代谢途径中9个关键酶基因的表达差异。结果表明,与正常氮素供应相比,低氮胁迫引起强化感水稻‘P1312777’中与酚类代谢途径相关的9个关键酶基因表达量均上调,表达量增幅在1.9～5.4倍之间,且以PAL基因上调倍数最大。而弱化感水稻‘Lemont’则相反,只有2个基因(苯丙氨酸裂解酶基因和肉桂酰CoA基因)表达上调,但上调倍数分别是强化感水稻对应的基因的22%和74%,其余的7个基因表达均下调,降幅在29%～72%之间,表明低氮胁迫诱发的水稻化感抑草能力增强与其体内酚类物质合成代谢增强有关。     

水分胁迫对玉米幼叶生长区细胞质膜H~+-ATPase活性的影响

PEG/Hoagland(-0.1 MPa)溶液根际胁迫处理5叶期玉米幼苗24h,明显刺激第5幼叶生长区细胞H?的分泌,比对照高约1.5倍,钒酸钠对此过程有强烈抑制作用。用水溶性多聚物(PEG4000/Dextran T 500)两相分配法分离玉米第5幼叶生长区的质膜,胁迫处理增加了质膜H~+—ATPase对底物的亲和力,K_m降低到对照的?;活力增加约1.5倍。亚胺环己酮对胁迫处理引起的质膜H~+—ATP_(ase)活性增加没有抑制作用,不同程度的胁迫处理会导致膜制剂磷脂/蛋白比率的变化,其比率在0.83～1.05之间时.随比率的增加,质膜 H~+—ATP_(ase)活性迅速上升;比率在1.05～1.37之间时,随比率值增加,活性迅速下降。暗示质膜的磷脂含量变化可能是胁迫导致质膜 H~+—ATP_(ase)活性增加的主要原因。     

蓝光对水稻幼苗碳水化合物和蛋白质代谢的调节

分别以白光和黑暗处理为对照,蓝光处理１０ｄ的水稻幼苗碳水化合物含量下降,蛋白质含量增加,亚胺环已酮可抑制蓝光引起的蛋白质含量增加。蓝光处理的水稻幼苗总氨基酸含量比白光和黑暗处理分别提高１２％和３６％,游离态Ｇｌｕ、Ａｓｐ含量也比对照增加。蓝光处理促进水稻幼苗的呼吸作用,对丙酮酸激酶、硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合酶和转氨酶的活性表现出一致的促进效应。     

光照条件下低温对水稻籼粳亚种幼苗抗氧化物质含量的影响

与对低温不敏感的粳稻台北309和武育粳相比,对低温敏感的籼稻IR64、CA212和Pusa经光照条件下8℃处理后最大光合速率(Pmax)和原初光化学效率(Fv/Fm)下降较多,出现了O2-·、过氧化氢、氧化型谷胱甘肽(GSSG)和氧化型抗坏血酸(DHA)的大量累积,其GSSG和DHA的含量分别与叶绿素含量的下降呈极显著负相关,表明光照条件下低温胁迫下,还原态的谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸的再生受阻,不能有效地清除活性氧,导致其叶绿素含量降低和光合能力受抑,而汕优63的变化位于上述两种类型之间。其中AsA/DHA和GSH/GSSG的变化与叶绿素含量的变化呈极显著正相关。     

Ceramide in Rice Grain

A rice lamina inclination test that is simple and specific for brassinosteroids was used as a micro-quantitative bioassay for brassinolide 1 and its 6-keto congener, castasterone 2, in the concentration range of 5 x 10^–5 /ig/ml to 5 x 10^–3μg/ml, when uniform seedlings of the rice cultivars Arborio J-l and Nihonbare were selected. A phytohormone, indole-3-acetic acid (IAA), showed similar activity in this bioassay. Its lowest effective concentration, however, was 50 /ig/μl, about five orders of magnitude greater than that of brassinolide. Other phytohormones, abscisic acid (ABA) and the cytokinins kinetin and A⁶-benzyladenine, inhibited the lamina inclination of rice seedlings. The addition of a cytokinin reduced the promoting effect of brassinolide. Thus, the rice lamina inclination test can be used both as a micro-quantitative bioassay for brassinosteroids and as a method for detecting antibrassinolide compouds.     

水稻类病斑突变体的生理与遗传分析

从全基因组水平上筛选获得了10个籼稻和8个粳稻类病斑(lesion resembling disease,lrd27-44)突变体.从突变体性状受环境影响敏感程度可以分为环境钝感型和环境敏感型.从发育进程可以分为全生育期类病斑型,营养生长阶段起始类病斑型和生殖生长阶段起始类病斑型.病斑的光诱导表明病斑由受光信号激发的程序性细胞死亡引起,而不受损伤诱导.对其中4个突变体lrd32,lrd39,lrd40和lrd42的遗传分析结果表明,这些类病斑性状由1或2对隐性基因控制.两个突变体lrd37和lrd40表现出对白叶枯病菌的广谱抗病性,有关基因定位克隆正在进行中.