氧化石墨烯对黑麦草根系抗逆生理特性的影响

该研究通过向土壤中添加不同含量(1%、2%、3%、4%和5%)的氧化石墨烯(graphene oxide,GO),分析其对黑麦草根系生长及抗逆生理特性的影响。结果表明：(1)低剂量(1%和2%)的GO对黑麦草根系生长没有显著影响,高剂量(3%～5%)的GO处理显著抑制了黑麦草根系生长。(2)1% GO处理对根体积和根生物量没有影响,随着GO添加量的增加,黑麦草根体积和根生物量逐渐减小,在5% GO处理下,降至最低,根干重较对照降低了22.64%。(3)1% GO处理对黑麦草根保护酶活性与丙二醛(MDA)含量影响不显著,随着GO添加量的增加,过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著高于对照组,且MDA含量也显著增加,说明GO对黑麦草根系生长产生了氧化胁迫。(4)GO处理超过1%时黑麦草根系活力显著下降,并于5% GO处理下根系活力降至最小,较对照下降了35.07%。研究认为,低剂量(1%~2%)的GO对黑麦草的生长没有影响,而高剂量GO则会对根系产生明显的氧化胁迫,从而造成根系损伤。     

土壤食细菌线虫对拟南芥根系生长的影响及机理

通过设置两种孔径(1 mm和5μm)的网袋(25cm×25 cm),采用于土样中添加猪粪的处理,获得有大量食细菌线虫富集(SM1)的,和有少量食细菌线虫富集(SM5)的供试土壤(两者养分状况相近),以研究食细菌线虫对拟南芥根系生长的影响.结果表明,在种植拟南芥15d后,与有少量线虫富集的PSM5处理相比,有大量线虫富集的PSM1处理拟南芥根系显著增长,根的表面积显著增大,根尖数显著增多.PSM1处理在显著增加土壤中NH4+-N的同时,还使土壤中植物激素(GA3和IAA)的含量显著增高.此外,土壤微生物群落对单一碳源的利用能力(Biolog)的差异,表明存在大量食细菌线虫的土壤,微生物群落结构组成发生了变化.此结果说明,土壤食细菌线虫对根系生长影响的效应,除了养分效应外,还存在激素效应,与食细菌原生动物和植物根系生长之间的相互作用的机制相似.     

氧化石墨烯在骨组织工程中的应用

传统骨组织工程支架材料存在强度不足、生物活性低等缺点。近年来,碳纳米材料在骨再生方面展现出独特的优势。氧化石墨烯(graphene oxide, GO)是一种具有代表性的二维碳纳米材料,作为石墨烯的氧化形式,GO具有优异的力学性能、良好的生物相容性、大比表面积、易于改性等特点。GO不仅能够直接促进干细胞黏附、增殖和分化,还可以改善传统支架的机械性能、生物活性、抗菌能力、免疫调节能力等,基于GO的复合材料有望成为理想的骨再生支架。综述GO的物理化学性能、生物相容性、生物降解和清除等特性,总结GO作为涂层、控释材料和复合支架在骨组织工程中的最新应用,并对其未来研究方向进行展望。     

IQM1基因过量表达对拟南芥气孔运动及根系生长的影响

拟南芥钙调素结合蛋白IQM家族共有6个成员,已证实IQM1是一个不依赖Ca2+的钙调素结合蛋白,其功能缺失突变体iqm1表现气孔开度小和根短的表型,而且突变体气孔开度并不因光、暗、脱落酸等诱导而变大或变小。该实验构建了IQM1基因双元表达载体并转化拟南芥,通过分子筛选及IQM1表达量分析,获得了IQM1基因过量表达植株。表型分析发现,IQM1过量表达植株在光诱导气孔开放处理后气孔开放度明显比野生型和iqm1-1增大,在暗诱导气孔关闭处理后气孔开度则显著变小;IQM1过量表达植株的主根比野生型和iqm1-1长,侧根数量比野生型和iqm1-1多,但IQM1过量表达对植株的生长形态、抽薹期、开花期及座果等方面却没有明显影响。研究表明,IQM1基因在植物气孔运动及根系生长中起着重要作用。     

氮掺杂石墨烯量子点对拟南芥主根生长方向的影响

石墨烯量子点(GQDs)在电化学生物传感器、生物成像和生物医学等领域具有巨大的应用潜力, 在公众和环境中的暴露程度也越来越高, 近年来其生物安全性备受关注。截至目前, 有关石墨烯量子点对植物生长发育影响的研究较少。该文从细胞和分子水平探究了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)处理对拟南芥(Arabidopsis thaliana)主根生长方向的影响。结果表明, N-GQDs能够被根摄取, 并通过维管束运输。50-100 mg∙L^-1 N-GQDs处理可改变主根的生长方向, 使其朝着远离培养基的方向发生弯曲。研究发现, N-GQDs处理导致根尖小柱细胞中淀粉粒的积累减少, 生长素外排载体PIN3的表达量降低, 小柱细胞中的PIN3重新定位到远离培养基一侧的细胞外侧膜(即朝向空气), 促进根尖生长素的不对称分布, 从而引发主根朝着远离培养基的方向弯曲生长, 以避开较高浓度的N-GQDs环境。研究结果为进一步阐明N-GQDs处理改变根生长方向的机制提供了重要线索, 同时也为N-GQDs的生物安全性评价提供参考依据。     

赤霉素和光对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响

以拟南芥的赤霉素（ＧＡ）缺陷型突变体ｇａ－１,ｇａ－２,ｇａ－３和ＧＡ不敏感型突变体ｇａ－ｔ为材料,研究了光和４种ＧＡ对拟南芥种子萌发和幼苗生长影响的相互关系。结果表明：（１）烯效唑对ｇａ－１种子萌发的抑制在光下可明显被ＧＡ恢复,而在黑暗中ＧＡ的作用不明显。（２）在光下低浓度的外源ＧＡ３可使ｇａ－１,ｇａ－２,ｇａ０３的种子萌发,而在黑暗中同样浓度的ＣＡ３则难以使种有发。（３）光可以降低子萌发所需     

不同时间的UV-B辐射对拟南芥幼苗生长的影响

以哥伦比亚野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料, 用辐射功率为16.67 μW·cm^-2但不同时间(0.5、1、1.5、2、2.5和3小时)的UV-B辐射对拟南芥幼苗进行处理, 观察叶片形态, 并测定其根长、叶绿素含量、可溶性蛋白含量、丙二醛(MDA)浓度、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及叶绿素荧光参数。结果显示, 短时间UV-B辐射可促进拟南芥根的伸长, 叶绿素和可溶性蛋白含量升高; 长时间UV-B辐射则抑制拟南芥根的生长, 使叶绿素含量、可溶性蛋白含量、叶绿素荧光参数F_v/F_m及qP逐渐降低, MDA浓度、SOD活性、CAT活性和qN值升高, 并随着时间的延长逐渐降低或升高。当辐射功率为16.67 μW·cm^-2时, 其最佳辐射时间为1.5小时。UV-B辐射作为一种环境胁迫, 其胁迫程度都是在一定的范围内, 当胁迫达到极限时, 植株都会对UV-B辐射产生一定的适应效应而使损伤降低。     

拟南芥AtJ50基因表达特性的研究

以拟南芥野生型和AtJ50∷GUS转基因株系为材料,通过半定量RT-PCR和GUS组织化学染色法探索AtJ50基因的时空表达特性.结果表明:(1)AtJ50基因在根、茎、叶、花和果实中都有表达,花和叶中表达最高,茎和根中次之,成熟的长角果中几乎没有表达;随着植株的成熟和衰老,AtJ50基因的表达量逐渐下降.(2)半定量RT-PCR法分析结果表明,AtJ50基因表达受0.2 mol·L-1的NaCl诱导,随着NaCl处理时间的延长表达量增加,12 h后表达量达到最高,24 h后又有所下降;水分胁迫也可诱导AtJ50基因的表达,水分胁迫0.5 h后AtJ50基因表达量开始增加,1 h后达到最高,2 h后又开始下降.     

氧化石墨烯自组装膜研究进展

氧化石墨烯是一种性能优异的新型材料,具有较多功能性的光能团。本文重点阐述近几年来利用GO表面的功能基团制备的复合材料及在光电性质和电池储能性质研究进展。     

氧化石墨烯对红细胞功能的影响

纳米材料的生物相容性是人们关注的热点。氧化石墨烯是一种被广泛应用于生物医学的纳米材料,但其毒性不容忽视。本文从溶血率、红细胞脆性、乙酰胆碱酯酶活性三方面研究了氧化石墨烯对血液系统的毒性。结果表明,红细胞的溶血率在氧化石墨烯浓度低于100 μg/mL时均低于8% (P<0.01);低浓度氧化石墨烯 (<5 μg/mL) 对红细胞的脆性没有显著影响,高浓度氧化石墨烯 (如10 μg/mL) 会提高红细胞的脆性 (P=0.01);氧化石墨烯能增加红细胞上乙酰胆碱酯酶的活性,浓度为20 μg/mL的直径>5 μm的氧化石墨烯 (LGO) 可将乙酰胆碱酯酶的活性提高42.67% (P<0.05)。之后利用分子动力学模拟研究氧化石墨烯与乙酰胆碱酯酶相互作用并提高其活性的机理,推测氧化石墨烯会附着在细胞膜上并提供一个电负性环境,帮助水解产物更快地从活性位点脱离,从而提高乙酰胆碱酯酶的活性。     

UV-B辐射对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响

以哥伦比亚生态型(Columbia-0)拟南芥(Arabidopsis thaliana)为实验材料, 人工模拟UV-B辐照处理拟南芥种子, 统计其发芽势和发芽率, 测定根长、株高、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白以及丙二醛(MDA)含量, 研究UV-B辐照处理对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响。研究结果表明, 低剂量的UV-B辐照可以促进拟南芥种子萌发和幼苗生长, 并且最佳辐照剂量为1.0 kJ·m^–2(P<0.05), 此时的发芽势、发芽率、根长、株高、叶绿素、可溶性糖及可溶性蛋白的含量均达到最大, 而丙二醛的含量变化则不明显(P>0.05)。当辐照剂量大于1.0 kJ·m^–2时, 促进作用逐渐变小, 并且随着辐照剂量的增加, 表现出了抑制作用。实验结果表明, 适当剂量的UV-B辐照在一定程度上可以促进拟南芥种子萌发和幼苗生长, 而过高剂量的辐照则对其产生抑制或损伤作用。     

拟南芥IQM3基因的表达分析及其突变体的鉴定

对拟南芥(Arabidopsis thaliana)IQM3基因的功能进行了分析.结果表明,推定IQM3的启动子中存在多种光、非生物胁迫和植物激素反应的顺式作用元件,可能参与植物对环境变化的反应.RT-PCR分析表明,IQM3在拟南芥莲座叶、花序叶、茎、花和根中的表达较强,但在荚果中的表达很弱;IQM3基因的T-DNA插入突变体iqm3-1和iqm3-2分别是功能缺失和超表达突变体,对这些突变体的表型分析表明,IQM3基因与种子萌发及幼苗子叶膨大有密切关系.     

过量表达GST基因对盐胁迫下转基因拟南芥氧化损伤的影响

利用模式生物拟南芥作为实验材料,通过测定谷胱甘肽-抗坏血酸代谢相关酶（GST、GPX、APX、GR、DHAR、MDHAR）的活性和GSH、ASA、MDA含量以及生物量等来研究过量表达具有过氧化物酶活性的盐地碱蓬谷胱甘肽转移酶基因（GST基因）对盐胁迫下转基因拟南芥氧化损伤的影响。结果显示,转基因拟南芥比野生型具有较高的GST、GPX以及MDHAR酶活性;前者还具有较多的还原型谷胱甘肽和抗坏血酸,并且谷胱甘肽库氧化水平较野生型高。盐胁迫不但部分抑制了野生型拟南芥的生长,同时也导致了大量脂质过氧化物的积累;而盐胁迫对转基因拟南芥的生长抑制不明显,也没有较多的脂质过氧化物的积累。结果表明,过量表达盐地碱蓬谷胱甘肽转移酶基因提高．广转基因拟南芥依赖于还原型谷胱甘肽的过氧化物清除途径,同时有可能改变了GSH和ASA的代谢途径,这两方面的作用导致了转基因拟南芥氧化损伤的降低,使转基因拟南芥在盐胁迫下保持较好的生长态势。     

赤霉素对拟南芥主根分生区和伸长区的调控

赤霉素是一类重要的植物激素,在植物整个生长发育的调控过程中起重要作用。近年来,人们发现赤霉素对拟南芥主根生长存在促进作用。本文从根系的解剖结构、赤霉素的源靶部位、促进作用的机理、赤霉素信号转导途径以及与其他激素的关系等方面,综述了赤霉素对拟南芥主根分生区和伸长区的影响。     

He-Ne激光处理对拟南芥种子萌发和幼苗生长特性的影响

以哥伦比亚生态型(Columbia-0)的野生型拟南芥为材料,利用He-Ne激光生物辐照仪(632.8nm,5mW/mm2)处理拟南芥种子,统计其发芽势和发芽率,并测定根长及叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白和丙二醛(MDA)的含量,以探讨He-Ne激光对拟南芥种子萌发和幼苗生长的影响。结果显示,短时间的He-Ne激光辐照可促进拟南芥的生长发育,且最佳辐照时间为4min,此时的发芽势、发芽率、根长、叶绿素、可溶性糖及可溶性蛋白的含量均达到最大,而丙二醛(MDA)的含量为最低。当辐照时间大于4min时,促进作用逐渐变小,且随着辐照时间的延长而表现出抑制作用。研究表明,适量的He-Ne激光辐照在一定程度上可以促进拟南芥种子的萌发和幼苗生长以及保护其细胞膜免受伤害。     

小麦根系生长对缺磷胁迫的反应

研究了缺磷诱导小麦（Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）根系生长的反应,小麦根轴的生长与植株内外的磷浓度均呈显著的负线性关系。分根实验证明,随着低磷营养液中根比例的增加,在供磷水平不同的分根盒侧的根轴长度的均增加,这说明根轴生长是受体内磷浓度调控的。植株体内磷浓度的处理后１ｄ开始变化,而在不同供磷水平营养液中小麦根轴长度的差异达到显著水平的时间是处理后的第８天,说明植株体内磷浓度的变化可能是小     

胁迫时间与非毒性离子对重金属抑制拟南芥种子发芽及幼苗生长的影响

测定了Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺单一重金属胁迫对拟南芥种子发芽和幼苗生长的影响.结果表明,重金属对幼苗生长的毒性大于对种子发芽的毒性,以抑制种子发芽的IC₅₀为指标,4种重金属的毒性顺序为Hg²⁺＞Cd²⁺＞Pb²⁺/Cu²⁺,以幼苗生长为指标,则毒性顺序为:Cu²⁺＞Hg²⁺＞Cd²⁺/Pb²⁺,并随着胁迫时间延长,种子萌发率下降.此外,不同重金属在不同发芽时段对种子的毒性也不尽相同,Cd²⁺的毒性在种子吸水后的0～12 h大于12～24 h,而Hg²⁺毒性在12～24 h大于0～12 h,其中,种皮对减轻重金属毒性起着十分重要的作用.通过非毒性离子(Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺)与重金属离子(Hg²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺)交互作用对拟南芥种子发芽及幼苗生长效应的研究发现, mmol·L^-1的Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以增强Hg²⁺对种子发芽的毒性,但对Cd²⁺的毒性却没有影响.对于幼苗来说,Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺可以显著增强Hg²⁺的毒性,Ca²⁺可以缓解Cd²⁺的毒性,但却增加Cu²⁺的毒性,K⁺可以缓解Pb²⁺对幼苗的毒害作用.最后,本文对重金属的毒害机理进行了探讨.     

低磷供应对拟南芥根系构型的影响

在人工气候箱中,采用Johnson培养基对拟南芥在低磷供应条件下根系构型的变化进行了研究,结果表明：拟南芥在磷饥饿诱导下,主根缩短,侧根密度、根毛的数量和长度显著增加,并且,根尖到第一侧根和第一根毛的距离也大大缩短。这些改变增加了根系比表面积,并且使得根系分布更加靠近土壤表层,有利于提高植物吸收土壤中有机磷的效率。低磷胁迫还导致拟南芥根系分生组织区细胞形状变异,柱细胞数量减少;主根生长和细胞伸长的动力学分析显示,磷饥饿促使拟南芥主根生长变缓,细胞长度随磷饥饿程度的加深迅速缩小。CycB1;1:GUS染色分析结果表明,低磷破坏拟南芥根系分生组织细胞分裂能力,这些结果说明磷胁迫同时抑制了细胞的伸长和分裂,从而引起拟南芥主根的缩短。     

氧化石墨烯影响植物镉吸收的研究进展

镉(Cd)是最常见的重金属污染物之一.当植物受镉胁迫时,其生长发育受抑制.氧化石墨烯(GO)具有易于吸附带正电荷金属离子的能力,在废水污染修复中被广泛应用.概括了近几年关于GO和镉对植物生长影响的研究结果,总结了GO与镉共存条件下对植物转录组调控的研究进展.     

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。