冬凌草甲素对拟南芥种子萌发和幼苗生长的化感作用

以拟南芥为供试材料,研究了二萜化合物冬凌草甲素(oridonin)对拟南芥种子萌发、幼苗生长及生理特性的化感作用。结果表明:(1)各浓度冬凌草甲素处理均降低了拟南芥种子的发芽率、发芽势、发芽指数和种子活力指数;至最终萌发时间,120μmol/L冬凌草甲素处理的种子发芽率、发芽势和发芽指数、种子活力指数分别为对照的87.76%、70.37%、83.19%、27.72%,说明高浓度的冬凌草甲素对拟南芥种子发芽率、发芽势、发芽指数和种子活力指数均有显著抑制作用,且对种子活力指数的影响最为显著。(2)冬凌草甲素处理后培养拟南芥幼苗2周,60μmol/L冬凌草甲素处理的拟南芥根甚至出现侧根不生长的现象;120μmol/L冬凌草甲素处理的幼苗主根长度比对照组降低了79.05%,其鲜重、干重和相对含水量分别降为对照的58.41%、63.33%和93.91%。(3)不同浓度和时间的冬凌草甲素处理整体上显著促进了拟南芥幼苗体内渗透调节物质可溶性蛋白和脯氨酸的积累。研究发现,冬凌草甲素对拟南芥种子萌发及生长表现出不同程度的化感抑制作用,该抑制作用与冬凌草甲素的处理浓度及处理时间均密切相关;拟南芥幼苗能通过增加自身渗透调节物质积累在一定程度上缓解这种抑制作用。     

磷脂酶参与二萜类化合物冬凌草甲素(oridonin)对拟南芥的化感作用

为探究二萜类化合物冬凌草甲素(oridonin)对拟南芥的化感作用机制,本研究以冬凌草甲素为供体,以哥伦比亚野生型拟南芥WT和3个拟南芥磷脂酶A_1(PLA_1)、磷脂酶A_2(PLA_2)、磷脂酶C(PLC)的突变体株系pla_1、pla_2和plc_1为受体植物,通过施加不同浓度的冬凌草甲素(10、60μmol·L~(-1)),对4种拟南芥株系的种子萌发率、幼苗生长状况、相对电导率(EL)、丙二醛(MDA)含量以及3种磷脂酶活性进行了检测。结果表明:外施不同浓度的冬凌草甲素后,拟南芥种子萌发受到抑制,PLA_1和PLA_2参与此抑制过程;根长和下胚轴生长呈现典型的"低促高抑"趋势,PLA_1参与其对根的调控,PLC参与其对下胚轴的调控; 3种磷脂酶PLA_1、PLA_2和PLC酶活性均有不同程度的变化; EL和MDA增大且与浓度和时间呈正相关,PLA_2正调控10μmol·L~(-1)冬凌草甲素增大EL的过程,PLA_1和PLA_2共同响应60μmol·L~(-1)冬凌草甲素增大EL的过程; PLA_1和PLA_2共同作用正调控MDA积累过程;冬凌草甲素对植物的化感作用与磷脂酶有关,植物通过调控磷脂酶响应了冬凌草甲素的部分化感作用,且不同的磷脂酶在调控植物响应冬凌草甲素的生长过程中具有不同的作用。     

磷脂酶Dα在拟南芥低温驯化过程中的作用途径分析

本研究对低温驯化和未经低温驯化的磷脂酶α基因敲除突变体与野生型拟南芥植株进行冻害胁迫处理后,通过观测植株表型和膜离子渗漏率的变化,鉴定两种基因型植株的抗冻性.结果发现,低温驯化后,PLDα敲除突变体的抗冻性明显低于野生型,表明PLDα参与植物的低温驯化过程.对其作用途径进行分析发现,PLDα不参与低温驯化过程中ABA信号转导作用,也没有参与SOD、CAT和POD等3种抗氧化酶活性的调节,但是参与低温驯化过程中膜稳定性调节和渗透调节过程.     

拟南芥中磷脂酶Dγ2的低温信号转导作用途径分析

磷脂酶D(PLD)的磷脂降解功能和信号转导功能均能影响植物的抗冻性.本研究以PLDγ2基因被敲除的拟南芥突变体及其野生型为材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理,随后由这两种植株的表型及其离子渗透率等来分析PLDγ2基因对拟南芥抗冻性.结果发现,经直接冻害处理后,PLDγ2敲除型的抗冻性与野生型基本一致;但经过低温驯化后的冻害处理,PLDγ2敲除型的抗冻性弱于野生型,即表明PLDγ2基因参与了低温信号转导作用.进一步的实验结果表明PLDγ2基因介导脯氨酸调控的可溶性物质调控途径和过氧化物酶(POD)活性调控的抗氧化系统途径;但是与低温信号激素ABA不在同一条信号转导途径.     

H2O2介导的H2S产生参与干旱诱导的拟南芥气孔关闭

以野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其突变体(atrbohD、atrbohF、atrbohD/F、atl-cdes、atd-cdes)和过表达株系(OEL-CDes、OED-CDes)为材料, 利用药理学实验, 结合分光光度法和激光共聚焦显微技术, 探讨硫化氢(hydrogen sulfide, H₂S)在干旱诱导的拟南芥气孔关闭中的作用及其与过氧化氢(hydrogen peroxide, H₂O₂)的关系。结果表明, H₂S清除剂次牛磺酸(hypotaurine, HT)及合成抑制剂氨氧基乙酸(aminooxy acetic acid, AOA)、羟胺(hydroxylamine, NH₂OH)和丙酮酸钾(potasium pyruvate, C₃H₃KO₃)+氨水(ammonia, NH₃)均可不同程度抑制干旱诱导的气孔关闭; 干旱对OEL-CDes和OED-CDes植株气孔关闭的诱导作用明显, 而atl-cdes和atd-cdes叶片气孔对干旱胁迫反应的敏感性下降; 干旱胁迫能明显增加拟南芥保卫细胞中H₂O₂水平及叶片中H₂S含量, 提高D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性及基因表达量, 而对突变体atrbohD、atrbohF和atrbohD/F没有显著影响。清除H₂O₂可减弱干旱胁迫对H₂S含量和D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性的诱导效应。研究 结果表明H₂S位于H₂O₂下游参与干旱诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程。     

H2O2介导的H2S产生参与干旱诱导的拟南芥气孔关闭

以野生型拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其突变体(atrbohD、atrbohF、atrbohD/F、atl-cdes、atd-cdes)和过表达株系(OEL-CDes、OED-CDes)为材料,利用药理学实验,结合分光光度法和激光共聚焦显微技术,探讨硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)在干旱诱导的拟南芥气孔关闭中的作用及其与过氧化氢(hydrogen peroxide,H2O2)的关系.结果表明,H2S清除剂次牛磺酸(hypotaurine,HT)及合成抑制剂氨氧基乙酸(aminooxy acetic acid,AOA)、羟胺(hydroxylamine,NH2OH)和丙酮酸钾(potasium pyruvate,C3H3KO3)+氨水(ammonia,NH3)均可不同程度抑制干旱诱导的气孔关闭;干旱对OEL-CDes和OED-CDes植株气孔关闭的诱导作用明显,而atl-cdes和atd-cdes叶片气孔对干旱胁迫反应的敏感性下降;干旱胁迫能明显增加拟南芥保卫细胞中H2O2水平及叶片中H2S含量,提高D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性及基因表达量,而对突变体atrbohD、atrbohF和atrbohD/F没有显著影响.清除H2O2可减弱干旱胁迫对H2S含量和D-/L-半胱氨酸脱巯基酶活性的诱导效应.研究结果表明H2S位于H2O2下游参与干旱诱导拟南芥气孔关闭的信号转导过程.     

拟南芥中H_2S与PLDα1响应干旱胁迫的作用研究

以野生型拟南芥WT、PLDα1合成缺陷突变体pldα1-1以及L-半胱氨酸脱巯基酶(L-cysteine desulfyrase,L-CDes)合成缺陷突变体lcd-4幼苗为材料,以0.3 mol·L~(-1)甘露醇模拟干旱胁迫,研究磷脂酶Dα1(phospholipase Dα1,PLDα1)与气体信号分子硫化氢(hydrogen sulfide,H2S)响应干旱胁迫的作用及可能存在的信号关系。结果显示:干旱胁迫下,野生型拟南芥的H_2S含量、PLD与L/D-CDes活性及其基因相对表达量均发生显著的变化。萌发率实验中,与WT相比,pldα1-1和lcd-4对干旱胁迫更加敏感,外施NaHS可以促进干旱胁迫下WT、pldα1-1以及lcd-4种子萌发及內源H_2S产生,而外施PA能提高干旱胁迫下WT、pldα1-1种子萌发率及H_2S含量,但对lcd-4萌发率及H_2S含量没有显著影响。研究结果表明,信号分子H_2S和PLDα1在拟南芥的干旱胁迫响应中发挥一定的作用,且H_2S可能位于PLDα1的下游参与调控拟南芥种子萌发的信号过程。     

Ca2+位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程

以拟南芥为材料,利用药理学实验,结合分光光度法和激光共聚焦显微技术,研究了Ca2+在硫化氢(H2S)诱导拟南芥气孔关闭过程中的作用及其与过氧化氢(H2O2)的关系。结果表明： H2S诱导气孔关闭, Ca2+螯合剂EGTA和质膜Ca2+通道阻断剂硝苯地平(Nif)能不同程度抑制H2S诱导的气孔关闭,而内质网钙泵阻断剂毒胡萝卜素(Thaps)对H2S的作用无显著影响。由此推测, Ca2+参与调节H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程,且胞质中Ca2+来源于胞外Ca2+的内流。另外, H2S诱导拟南芥叶片NADPH氧化酶基因AtRBOHD和AtRBOHF以及细胞壁过氧化物酶基因AtPRX34表达增强,促进叶片和保卫细胞中H2O2积累, EGTA对此起抑制作用,而外源CaCl2处理上调AtRBOHD、AtRBOHF和AtPRX34的表达。表明Ca2+可能位于H2O2上游参与H2S诱导的拟南芥气孔关闭过程。     

eATP位于H2S下游参与乙烯诱导的拟南芥气孔关闭过程

以拟南芥(Arabidopsis thaliana)野生型、H₂S合成突变体(Atl-cdes和Atd-cdes)和ABC转运体突变体(Atmrp4、Atmrp5 和Atmrp4/5)为材料, 探讨乙烯诱导气孔关闭过程中eATP与H₂S之间的关系。结果显示, ABC转运体阻断剂格列本脲(Gli)、P2受体抑制剂磷酸吡哆醛-6-偶氮苯基-2',4'-二硫酸(PPADS)和三磷酸腺苷双磷酸酶(Apyrase)可抑制乙烯诱导的气孔关闭乙烯可提高拟南芥幼苗叶片eATP含量及AtMRP4和AtMRP5相对表达量, 但对Atmrp4、Atmrp5和Atmrp4/5突变体幼苗叶片eATP含量和气孔运动没有显著作用。实验结果表明, eATP是乙烯诱导拟南芥气孔关闭过程的重要信号分子, AtMRP4和AtMRP5参与胞内ATP的分泌H₂S清除剂次牛磺酸(HT)能阻遏乙烯诱导的拟南芥幼苗叶片eATP含量的升高乙烯对Atl-cdes、Atd-cdes幼苗叶片eATP含量及AtMRP4和AtMRP5相对表达量无显著影响。据此推测eATP位于H₂S下游参与乙烯诱导的拟南芥气孔关闭过程。     

H2S位于SOS上游参与盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭

以拟南芥野生型、SOS突变体印tsosl、Atsos2和Atsos3）、H2S合成相关酶L-／D-半胱氨酸脱巯基酶（L-／D-CDes）基因缺失突变体（Atl-cdes和Atd-cdes）和过表达株系（OEL—CDes和OED-CDes）为材料研究了H,s和SOS信号转导途径在盐胁迫诱导拟南芥气孔关闭中的作用及其相互关系。结果表明,盐胁迫能够引起拟南芥叶片H,S含量、L-／D-CDes活性及其基因表达量显著升高,诱导野生型拟南芥和OEL—CDes和OED．CDes叶片气孔关闭,但对Atl-cdes和Atd-cdes气孔开度无显著影响;而H2S清除剂次牛磺酸（hypotaurine,HT）可减弱盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭的作用,表明H2S参与盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭过程。外源H2S诱导野生型拟南芥气孔关闭,但对SOS突变体气孔开度无显著影响;同时盐胁迫下Atsosl、Atsos2和Atsos3亦表现出H2S含量及L-／D-CDes活性显著升高,且与野生型相比,盐胁迫对Atl-cdes和Atd-cdes叶片AtSOS基因表达量无显著影响。表明盐胁迫诱导气孔关闭过程中H2S位于SOS上游。     

拟南芥中磷脂酶Dδ参与机械伤害诱导的磷脂酸生成（英文）

磷脂酶水解磷脂产生磷脂酸(phosphatidic acid,PA),Dα1和δ是磷脂酶D家族中表达丰度最高的两个成员,已知磷脂酶Dα1参与了机械伤害诱导的磷脂酸信号,但是磷脂酶Dδ是否以及如何参与PA信号尚且未知。本研究利用脂类组学分析方法,比较了拟南芥野生型(WS)和磷脂酶Dδ基因T-DNA插入突变体(PLDδ-KO),在机械伤害后的较长时间段(6 h)的膜脂分子变化。结果发现,机械伤害后,拟南芥两种基因型的大部分膜脂均发生下降,且机械伤害后30 min,PA含量即快速并急剧升高;随着时间的延长,其水平持续升高,直至达到峰值后下降至6 h达到最低值。WS和PLDδ-KO达到PA最高值的时间不同,分别为1 h和3 h;在伤害处理后30 min至3 h期间,PLDδ-KO中的PA水平低于WS,两个基因型中的PA含量最大差值为20%,发生在伤害后1 h。这证明缺失PLDδ基因在一定程度抑制了机械伤害诱导的PA生产,表明PLDδ参与拟南芥响应机械伤害的PA生成,但是其响应较PLDα1作用慢且轻。这是PLDδ响应拟南芥中机械伤害的首次报道。     

ECS1参与调节CO2诱导的拟南芥气孔关闭和H2O2积累

CO2浓度升高可以诱导植物叶片气孔关闭,提高植物对高浓度CO2的适应性.但植物如何感知CO2浓度变化并启动气孔关闭反应的分子机制至今仍不十分清楚.利用高通量、非侵入的远红外成像技术,建立了拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔对CO2浓度变化反应相关的突变体筛选技术,筛选出对环境CO2浓度敏感的拟南芥突变体ecs1.遗传学分析表明,ecs1 为单基因隐性突变体,突变基因ECS1编码一个跨膜钙离子转运蛋白.与野生型拟南芥相比,360 μL·L-1CO2可引起ecs1突变体叶片温度上升和气孔关闭,ecs1突变体对900 μL·L-1CO2长时间处理具有较强的适应性.进一步的实验表明,360 μL·L-1CO2即可诱导ecs1突变体叶片积累较高浓度的H2O2,而900 μL·L-1CO2才能够诱导野生型拟南芥叶片积累H2O2.因此,ECS1可能参与调节高浓度CO2诱导的拟南芥气孔关闭和H2O2产生,H2O2可能作为第二信号分子介导CO2诱导拟南芥气孔关闭的反应.     

ECS1参与调节CO2诱导的拟南芥气孔关闭和H2O2积累

CO₂浓度升高可以诱导植物叶片气孔关闭, 提高植物对高浓度CO₂的适应性。但植物如何感知CO₂浓度变化并启动气孔关闭反应的分子机制至今仍不十分清楚。利用高通量、非侵入的远红外成像技术, 建立了拟南芥(Arabidopsis thaliana)气孔对CO₂浓度变化反应相关的突变体筛选技术, 筛选出对环境CO₂浓度敏感的拟南芥突变体ecs1。遗传学分析表明, ecs1为单基因隐性突变体, 突变基因ECS1编码一个跨膜钙离子转运蛋白。与野生型拟南芥相比, 360 μL·L^–1CO₂可引起ecs1突变体叶片温度上升和气孔关闭, ecs1突变体对900 μL·L^–1CO₂长时间处理具有较强的适应性。进一步的实验表明, 360μL·L^–1CO₂即可诱导ecs1突变体叶片积累较高浓度的H₂O₂, 而900 μL·L^–1CO₂才能够诱导野生型拟南芥叶片积累H₂O₂。因此, ECS1可能参与调节高浓度CO₂诱导的拟南芥气孔关闭和H₂O₂产生, H₂O₂可能作为第二信号分子介导CO₂诱导拟南芥气孔关闭的反应。     

ABC转运体位于H2S上游参与盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭

本文以拟南芥野生型、ABC转运体缺失突变体（Atmrp4、Atmrp5和Atmrp4／5）为材料研究了硫化氢（hydrogensulfide,H2S）和ABC转运体在盐胁迫诱导拟南芥气孔关闭中的作用及其相互关系。结果表明,盐胁迫能够引起拟南芥叶片AtMRP4及AtMRP5表达量显著升高,诱导野生型拟南芥叶片气孔关闭,但对Atmrp4、Atmrp5及Atmrp4／5气孔开度无显著影响;而ABC转运体抑制剂格列本脲（glibenclamide,Gli）可减弱盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭的作用,表明ABC转运体参与盐胁迫诱导的拟南芥气孔关闭过程。盐胁迫能够引起野生型拟南芥H,s合成相关酶L-／D-半胱氨酸脱巯基酶（L-／D-CDes）活性及H2S含量显著升高,而ABc转运体抑制剂格列本脲处理后则没有这种变化,同时盐胁迫也不能引起Atmrp4、Atmrp5及Atmrp4／5的L-／19-CDes活性及H2S含量显著升高,表明ABC转运体位于H2s上游参与盐胁迫诱导气孔关闭过程。     

Deg2蛋白酶在拟南芥光损伤D1降解及光保护中的作用

已有研究表明叶绿体内有200种蛋白酶,然而,多数蛋白酶的作用机制尚不清楚,尤其哪些蛋白酶参与了D1蛋白周转.其中Deg2蛋白酶体外实验证明,其参与了光损伤D1蛋白的的初步剪切.为了进一步研究Deg2蛋白酶在植物体内的作用机制,我们筛选了拟南芥Deg2蛋白酶功能缺陷型突变体.在120 μmol·m-2·s-1光照生长条件下,deg2突变体与野生型的生长曲线基本一致;在进一步的高光胁迫(1 800 μmol·m-2·s-1)处理及相同的光胁迫处理条件下,无论林可霉素存在与否,突变体PSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)都和野生型没有区别;利用蛋白免疫印迹实验同样证明了光损伤D1蛋白的降解速度在deg2突变体和野生型之间也没有明显区别.我们认为Deg2蛋白酶在光抑制情况下对于光损伤D1蛋白的降解以及PSⅡ的修复不是必需的.     

PLDα1介导ABA调控的拟南芥主根伸长并参与根毛生长

探讨了磷脂酶Dα1（PLDα1）在ABA抑制拟南芥主根伸长过程中的作用。PLOα1基因突变体pldα1主根伸长受ABA抑制小于野生型（WT）;根系PLDα1活性在ABA处理下升高;拟南芥根细胞原生质体中活性氧（ROS）含量在ABA处理下升高,但是pldα1升高小于WT;根系NADPH氧化酶活性在ABA处理下升高,pldα1升高小于WT,外源加入10μmol/L^-1 PA（磷脂酸,PLD水解产物）后,前者活性显著升高;外源加入H2O2可诱导WT和pldα1主根伸长都受到抑制,且二者差异不明显。结果表明,PLDα1产生的PA通过激活NADPH氧化酶产生ROS介导ABA调控的拟南芥主根伸长过程。此外,初步探讨了PLDα1在拟南芥根毛尖端生长中的作用：pldα1突变体根毛长度小于WT,根毛尖端ROS和Ca^2＋浓度低于WT。     

中枢神经系统H2S的作用及机制研究进展

中枢神经系统内源性硫化氢 (H2 S)主要由胱硫醚 β 合酶合成。脑内H2 S对中枢神经系统多种生理和病理过程有重要的影响 :(1)H2 S通过cAMP途径 ,易化海马长时程增强的产生 ;(2 )H2 S通过下丘脑 垂体 肾上腺轴来参与神经内分泌功能的调节 ;(3)H2 S协同一氧化氮松弛脑血管平滑肌 ,从而调节血压。此外 ,H2 S还与脑血管损害、多种遗传性疾病的脑功能障碍有关     

分析拟南芥叶片在激素促进的衰老中内源激素变化来解析抑制磷脂酶Dα1延缓激素促进衰老的机制

采后衰老进程在很大程度上受到内源和外源激素的影响。抑制拟南芥中磷脂酶Dα1（phospholipaseDtxl,PLDod）的表达后,使得外源脱落酸（abscisic acid,ABA）和乙烯加速的离体叶片衰老过程在一定程度上得到了缓解。然而,内源激素在这个过程中的作用尚不清楚。本研究对比分析了野生型和PLDα1缺失型两种基因型拟南芥叶片在3种不同人工老化过程中（离体诱导的、外源ABA和乙烯促进的衰老过程）,内源ABA,茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）、吲哚乙酸（indole-3-acetic acid,IAA）、玉米素核苷（zeatin riboside,ZR）和赤霉素（gibberellic acid,GA,）的含量变化。这5种激素对3种不同衰老处理方式的响应模式表明了人工老化过程存在着两个不同阶段,并且在衰老早期每种激素的变化模式相同。PLDα1功能缺失使得激素加速的衰老过程得以延缓,这与内源ABA、MeJA、ZR和IAA的含量变化有关。而与GA、的含量变化无关。同时,ZR和IAA的变化模式也说明了这两种激素的变化可能是缺失PLDα1延缓激素加速的衰老过程这一事件的原因而非结果。     

冬凌草甲素缓解脂多糖诱导的Caco-2肠上皮细胞屏障损伤和SIRT1/eIF2α信号通路活性的抑制

目的 探索冬凌草甲素对脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的肠上皮屏障障碍的影响及其生物学机制。方法将Caco-2细胞进行单层培养21 d使其分化后,分为对照组、LPS组（2μg/mL LPS处理24 h）、LPS+低剂量冬凌草甲素组（10μg/mL冬凌草甲素预处理30 min,2μg/mL LPS处理24 h）和LPS+高剂量冬凌草甲素组（40μg/mL冬凌草甲素预处理30 min,2μg/mL LPS处理24 h）。采用跨上皮电阻法和FITC-dextran 4通量法评估细胞单层屏障功能;CCK-8法检测细胞活力;乳酸脱氢酶（LDH）法检测LDH释放活性;DCFH-DA探针法检测细胞内活性氧水平;ELISA法检测炎症因子IL-1β和TNF-α分泌水平;免疫荧光法检测细胞的屏障功能相关蛋白闭合蛋白（occludin）和闭锁小带蛋白1(zonula occludens protein 1, ZO-1)的表达分布情况;Western blot法检测SIRT1和p-eIF2α的相对表达水平。结果 与LPS组比较,冬凌草甲素能改善LPS诱导的肠上皮细胞单层屏障障碍,增...     

桉树油化学成分分析及α-松油醇的化感作用

采用水蒸气蒸馏法提取桉树油,通过GC-MS对其成分进行分析,以其中一种化学成分α-松油醇为代表,分别采用培养皿和盆栽试验研究其对反枝苋的化感作用。结果表明: 水蒸气蒸馏法提取桉树油的产率为0.04%,经GC-MS分析,在桉树油中共检测到92种化学成分。在培养皿条件下,α-松油醇对反枝苋的发芽和生长均具有明显的抑制作用,用量达到每皿5 和7.5 μL时,抑制率均达到100%。盆栽条件下,α-松油醇处理过的土壤会显著影响反枝苋的出苗率、地上鲜重和地上干重,浓度达到1.6 μL·cm^-3时,抑制作用最大,其化感响应指数分别为-0.51、-0.62和-0.44,抑制率为51%、62%和44%。