一氧化氮对渗透胁迫下小麦种子萌发及其活性氧代谢的影响

一氧化氮供体硝普钠(Sodium nitroprusside,SNP)能明显地促进渗透胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)种子萌发、胚根和胚芽伸长,提高萌发过程中淀粉酶和内肽酶的活力,加速贮藏物质的降解：胁迫解除后,仍能使种子维持较高的活力。此外,SNP还能显著诱导渗透胁迫下CAT、APX活力的上升和脯氨酸含量积累,抑制LOX活力,从而提高渗透胁迫下小麦种子萌发过程中抗氧化能力。进一步研究还发现,SNP诱导切胚半粒小麦种子萌发早期(6h)的淀粉酶活力上升可能与GA3无直接关系。     

外源一氧化氮供体对渗透胁迫下小麦种子萌发和水解酶活性的影响

采用含水量测定和种子吸胀实验,发现一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)促进小麦种子在渗透胁迫下萌发的效应是通过提高种子的吸胀能力实现的;SNP还能明显诱导胁迫下种子淀粉酶同工酶Ⅰ活性的上升,加速淀粉胚乳的液化或溶解,而对酯酶影响不大.此外,在无胁迫条件下的小麦种子萌发早期(12 h),SNP处理可以显著诱导葡萄糖、果糖和蔗糖含量的上升;采用外源糖和SNP,结合NO清除剂处理小麦种子,观察到葡萄糖、果糖和蔗糖都参与萌发早期NO信号对小麦种子淀粉酶同工酶Ⅰ的激活.     

用渗透胁迫鉴定小麦种子萌发期抗旱性的方法分析

本以聚乙二醇(PEG)-6000、甘露醇和蔗糖作为渗透剂模拟水分胁迫,胁迫溶液渗透势范围在-0．25MPa到-1．50MPa,分析适于进行小麦种子水分胁迫萌发试验的条件,以鉴定小麦萌发期的抗旱性。结果表明,蔗糖溶液易诱发霉茵,胚芽不能正常生长。渗透势为-0．25MPa的PEG-6000及-0．50MPa的甘露醇胁迫已经显抑制了胚芽伸长;-0．50MPa的PEG-6000及-1．00MPa的甘露醇显抑制种子萌发,随着胁迫强度增加,种子相对发芽率及胚芽长度减小,主要是因为渗透胁迫降低了种子吸水速度,胚芽的相对含水量和渗透势均低。在渗透势相同的胁迫条件下,PEG-6000对小麦种子萌发各项检测值的抑制作用均大于甘露醇。如果目的是通过鉴定小麦种子在高渗溶液中的萌发情况,评价萌发期的抗旱性。选用-0．50MPa的PEG-6000或-1．00MPa的甘露醇较为理想,若同时考虑降低试验成本,则应首选-0．50MPa的PEG-6000。     

砷胁迫对小麦根系生长及活性氧代谢的影响

在水培和盆载条件下研究了砷对小麦根系生长及活性氧代谢的影响。结果表明：随砷浓度的提高,小麦胚根、次生根条数减少,总根长度、胚芽长度缩短、根体积、干重也较对照冯少超氧物歧化酶（ＳＯＤ）活性下降趋势,质脂过氧化产物（ＭＤＡ）含理增加,质膜相对透性增大、泪科越冬期,拔节期、灌浆期表现出同样的趋势。     

干旱胁迫对小麦幼苗抗氰呼吸和活性氧代谢的影响

研究了干旱胁迫对抗旱性强弱不同的两种小麦幼苗的抗氰呼吸和活性氧代谢的影响。干旱胁迫导致了两种小麦抗氰呼吸活性及基因转录水平的下降,但抗旱品种在轻度干旱胁迫下表现出一定的适应能力,其抗氰呼吸活性及基因转录水平均高于不抗旱品种。干旱胁迫下,对干旱敏感的小麦幼苗叶片中活性氧含量高于抗旱小麦;3种抗氧化酶的活性低于抗旱小麦的3种抗氧化酶的活性。据此认为,严重的干旱胁迫引起活性氧含量的增加扰动了活性氧与抗氰呼吸之间的应答平衡,但抗氰呼吸可能通过清除活性氧等机制而起了抗旱的作用。     

燕麦幼苗活性氧代谢和渗透调节物质积累对NaCl胁迫的响应

采用营养液砂培方法,研究了不同浓度NaCl胁迫(0、50、100、150、200和250mmol·L-1)对“定莜6号”燕麦幼苗生长、活性氧代谢和渗透调节物质含量的影响.结果表明:NaCl胁迫显著抑制燕麦幼苗的生长,抑制程度随NaCl浓度提高而增强,燕麦可耐受的最高NaCl浓度约为150 mmol·L-1;随着NaCl浓度的增加,叶片O2-产生速率、H2O2和丙二醛含量明显增加,超氧化物歧化酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性先升后降,过氧化氢酶活性迅速下降后逐渐升高,NaCl胁迫明显降低了谷胱甘肽含量,而抗坏血酸含量变化不大;NaCl胁迫显著提高了叶片脯氨酸含量,Na+含量随着NaCl浓度增加不断提高,K+含量和K+/Na+逐渐下降,质膜H+-ATP酶活性、总可溶性蛋白、热稳定蛋白和热不稳定蛋白含量先升后降,游离氨基酸含量先降后升,可溶性糖含量呈降-升-降趋势变化;盐胁迫下活性氧代谢失调和Na+、K+平衡破坏及积累有机溶质进行渗透调节时更多能量的消耗可能是燕麦生长受抑的重要因素.     

逆境条件下植物体内渗透调节物质的积累与活性氧代谢

本文介绍了逆境迫下植物体内渗透调节物质的积累和作用,及其对活性氧的产生与清除的影响,阐述以脯氨酸为代表的渗透调节物质对活性氧的直接清除作用,Ca^2 ,甜菜碱等对抗氧化酶活性及抗氧化剂含量的影响,近年来人们广泛利用转基因技术合成氨酸,甜菜碱,为提高作物的抗氧化能车及培育抗逆新品种提供了一条有效途径。     

逆境条件下植物体内渗透调节物质的积累与活性氧代谢

本文介绍逆境胁迫下植物体内渗透调节物质的积累和作用,及其对活性氧的产生与清除的影响。阐述以脯氨酸为代表的渗透调节物质对活性氧的直接清除作用,Ca2+、甜菜碱等对抗氧化酶活性及抗氧化剂含量的影响。近年来人们广泛利用转基因技术合成脯氨酸、甜菜碱,为提高作物的抗氧化能力及培育抗逆新品种提供了一条有效途径。     

外源一氧化氮对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化的缓解作用

采用15%的聚乙二醇-6000(PEG-6000)对扬麦158三叶一心期的幼苗根部进行轻度渗透胁迫处理,并通过添加不同浓度的一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitropussidi,SNP)和相应的对照(BO-3/NO-2),研究外源NO处理对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化作用的影响.结果发现,0.1 nnol/L的SNP能降低渗透胁迫造成的小麦幼苗叶片脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)活性的提高,降低超氧阴离子(O-2)的产生速率和质膜相对透性的增加以及丙二醛(MDA)和H2O2的累积;0.1 mmol/L的SNP还能够诱导超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,加速脯氨酸(Pro)的累积,而0.5mmo1/L的SNP和0.1mmo1/L的NO3/NO2(对照)处理的效果则不明显.上述结果表明低浓度NO对渗透胁迫造成的膜脂过氧化有明显的缓解效应.     

NO对镉胁迫下小麦根系生长发育的生理影响

为了探究外源物一氧化氮（NO）供体硝普钠（sodium nitroprusside,SNP）对Cd²⁺胁迫下小麦根系生长发育和活性氧代谢的影响,以小麦（Triticum aestivum L.）为材料,研究10 mmol/L CdCl₂胁迫下,30 μmol/L硝普钠（含一氧化氮NO）对小麦根系生长发育和活性氧代谢的影响。结果显示,外施SNP后,Cd²⁺胁迫下的小麦根长度、鲜重与干重较单独镉胁迫处理分别上升了48.0%、107.7%和87.3%,根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）的活性分别上升了28.5%、7.4%、19.2%和9.8%,根中超氧自由基（O₂^.-）和过氧化氢（H₂O₂）的含量分别降低了80.5％和47.0％;同时外施SNP,使镉胁迫下小麦根中的可溶性糖含量和脯氨酸含量分别上升了24.7％和22.1%;使根中丙二醛（MDA）含量降低了30.2％;使根系活力上升了15.3%。因此,外源NO在一定程度上可以显著提高小麦根的抗氧化能力,增强小麦的抗逆性,缓解镉对小麦根系的毒害,进而促进小麦幼苗根系的生长发育。     

一氧化氮供体硝普钠浸种缓解盐胁迫对小麦种子萌发的抑制作用

以小麦品种‘德抗961＇为材料,用NO供体硝普钠（SNP）浸种研究外源NO对盐胁迫下小麦种子萌发的影响.结果表明：0.06 mmol/L的SNP浸种24 h后对盐胁迫下小麦种子发芽率、发芽指数、活力指数和吸胀速率的下调都有显著缓解作用;SNP浸种对盐胁迫下α-淀粉酶的活性无明显影响,但能显著提高盐胁迫下β-淀粉酶的活性;进一步研究表明,SNP浸种预处理对盐胁迫下的α-淀粉酶同工酶变浅的条带有所恢复（尤其是条带3）,同时使盐胁迫下变浅的β-淀粉酶同工酶的条带有明显的恢复（尤其是d、e、f、g）.并且SNP能显著降低盐胁迫下小麦地上部分和根中的Na^＋含量,提高其K＋含量,从而使K^＋/Na^＋显著提高.以上结果表明：SNP浸种预处理提高盐胁迫下小麦种子的萌发,主要是通过提高β-淀粉酶的活性来实现的.     

一氧化氮对小麦叶片老化过程的调节

用不同浓度(0.05、0.10、0.20、0.50 mmol/L)的外源一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)处理正常生长小麦(Triticum aestivum L.)叶片(二叶一心期时全展第一叶).结果显示低浓度SNP(0.05、0.10、0.20 mmol/L)可以明显降低叶片H2O2和MDA的水平,其中0.10 mmol/LSNP的作用最为明显;而较高浓度SNP(0.50 mmol/L)则作用相反.进一步采用0.10 mmol/L SNP处理不同叶位的小麦叶片(四叶一心期),结果表明低浓度NO对不同老化阶段中叶片的H2O2、O-2和MDA累积都有缓解作用,并明显减缓叶绿素、可溶性叶蛋白尤其是Rubisco的降解,有效延缓了叶片的老化进程.在完整叶绿体体外老化实验中也发现,不同浓度SNP(0.05、0.10、0.20、0.50、1.00、5.00 mmol/L)的作用同样表现双重性,其中0.20 mmol/L SNP对膜结构及Rubisco保护作用最明显.上述结果证实,低浓度外源NO可延缓小麦叶片的老化过程,并可能与其降低叶片活性氧(ROS)水平及缓解氧化损伤有关.     

一氧化氮对小麦叶片老化过程的调节

用不同浓度(0．05、0．10、0．20、0．50mmol／L)的外源一氧化氮(nitric oxide,NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside,SNP)处理正常生长小麦(Triticum aestivum L．)叶片(二叶一心期时全展第一叶)。结果显示低浓度SNP(0．05、0．10、0．20mmol／L)可以明显降低叶片H2O2和MDA的水平,其中0．10mmol／L SNP的作用最为明显;而较高浓度SNP(0．50mmol／L)则作用相反。进一步采用0．10mmol／L SNP处理不同叶位的小麦叶片(四叶一心期),结果表明低浓度NO对不同老化阶段中叶片的H2O2、O2^7和MDA累积都有缓解作用,并明显减缓叶绿素、可溶性叶蛋白尤其是Rubisco的降解,有效延缓了叶片的老化进程。在完整叶绿体体外老化实验中也发现,不同浓度SNP(0．05、0．10、0．20、0．50、1．00、5．00mmol／L)的作用同样表现双重性,其中0．20mmol／L SNP对膜结构及Rubisco保护作用最明显。上述结果证实,低浓度外源NO可延缓小麦叶片的老化过程,并可能与其降低叶片活性氧(ROS)水平及缓解氧化损伤有关。     

一氧化氮对盐胁迫下小麦幼苗根生长和氧化损伤的影响

0.05和0.10 mmol/L一氧化氮(NO)供体硝普钠(sodium mtropmsside,SNP)处理明显减轻NaCl浓度为150 mmo1/L左右的盐胁迫对小麦幼苗根生长的抑制效应,其中0.05mmol/L的SNP效果最明显;0.30mmol/L以上的SNP处理对根抑制无明显缓解作用;当NaCl浓度大于300 mmol/L时,各种浓度的SNP均不能减轻盐胁迫对根生长的抑制.以N O清除剂血红蛋白(hemoglobin,Hb)以及NOx-,K3Fe(CN)6等为对照,观察到0.05 mmol/L的SNP能不同程度地提高150mmo/L盐胁迫下小麦幼苗根尖细胞中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(ascorbateperoxidase,APX)活性,明显降低MDA、H2O2和O2-.的积累,阻断盐胁迫诱导的根尖细胞DNA片段化,表明NO能有效缓解盐胁迫引起的小麦幼苗根尖细胞的氧化损伤.     

外源一氧化氮供体对几种植物种子的萌发和幼苗生长的影响

以0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9mmol·L-1共6种浓度的外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)处理豌豆、黄瓜、玉米和刺槐种子及其砂培幼苗后的结果表明:0.1～0.3mmol·L-1SNP对种子发芽势、发芽率及幼苗的根长、叶绿素含量和生物量有明显的促进作用;随着SNP浓度的增加,种子萌发和幼苗生长明显受抑制,不同植物受抑制程度的差异明显.     

一氧化氮参与调节盐胁迫下脱落酸诱导的小麦幼苗叶片脯氨酸的累积

不同浓度(0.01～5.00mmol/L)的外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)以浓度依赖性的性式诱导150mmol/L NaCl胁迫下小麦(Triticum aestivum L.cv.Yangmai 158)幼苗叶片脯氨酸的累积。其中0.1 mmol/L的SNP效果最明显,而结合采用NO清除剂c-PTIO和血红蛋白的处理均分别逆转了该效应。研究结果还发现:0.1 mmol/L SNP诱导的脯氨酸累积还可能有利于盐胁迫下小麦幼苗的保水性;0.1 mmol/L的SNP显著激活了内源ABA的合成,而结合血红蛋白的处理则证实,在外源ABA诱导脯氨酸累积的过程中NO可能作用于ABA信号分子的下游,但NO和ABA信号分子在此诱导反应中不存在累积效应。进一步研究脯氨酸合成和降解的酶促反应途径,发现外源NO处理前4天内可能主要是通过提高Δ~1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的活性来促进脯氨酸的合成,以后直至第8天主要是通过抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)的活性来抑制脯氨酸的降解;ABA对于P5CS和ProDH活性的调节能力弱于NO。此外,Ca~(2 )在NO诱导的盐胁迫下小麦叶片脯氨酸累积的信号分子途径中起重要的介导作用。     

一氧化氮参与调节盐胁迫下脱落酸诱导的小麦幼苗叶片脯氨酸的累积

不同浓度(0.01～5.00mmol/L)的外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)以浓度依赖性的性式诱导150mmol/LNaCl胁迫下小麦(Triticum aestivum L.cv.Yangmai 158)幼苗叶片脯氨酸的累积.其中0.1 mmol/L的SNP效果最明显,而结合采用NO清除剂c-PTIO和血红蛋白的处理均分别逆转了该效应.研究结果还发现:0.1 mmol/L SNP诱导的脯氨酸累积还可能有利于盐胁迫下小麦幼苗的保水性;0.1 mmol/L的SNP显著激活了内源ABA的合成,而结合血红蛋白的处理则证实,在外源ABA诱导脯氨酸累积的过程中NO可能作用于ABA信号分子的下游,但NO和ABA信号分子在此诱导反应中不存在累积效应.进一步研究脯氨酸合成和降解的酶促反应途径,发现外源NO处理前4天内可能主要是通过提高△'-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)的活性来促进脯氨酸的合成,以后直至第8天主要是通过抑制脯氨酸脱氢酶(ProDH)的活性来抑制脯氨酸的降解;ABA对于P5CS和ProDH活性的调节能力弱于NO.此外,Ca2 在NO诱导的盐胁迫下小麦叶片脯氨酸累积的信号分子途径中起重要的介导作用.