热激诱导的玉米幼苗耐热性及其与脯氨酸的关系

研究了热激对玉米幼苗耐热性的效应及其与脯氨酸的关系。结果表明,培养2.5 d的玉米幼苗经过42℃热激4 h并于26.5℃下恢复4 h后,提高了玉米幼苗在48℃下的存活率,并且热激及其后的恢复过程中都表现出脯氨酸的积累。不同浓度的外源脯氨酸预处理也可提高玉米幼苗内源脯氨酸的水平和抗氧化酶抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、过氧化物酶(GPX)的活性,从而提高玉米幼苗在高温胁迫下的存活率。这些结果暗示热激过程中脯氨酸的积累所诱发的抗氧化酶活性的增强可能是热激诱导的玉米幼苗耐热性形成的生理基础之一。     

抗氧化系统在H2O2诱导的玉米幼苗耐热性形成中的作用

H2O2预处理可显著增强玉米幼苗的耐热性.H2O2预处理后,玉米幼苗抗氧化酶谷胱甘肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性及还原型抗氧化剂抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)的水平显著提高,且H2O2预处理过的幼苗在高温处理期间及其后的恢复过程中均能保持相对较高的抗氧化酶活力和还原型/氧化型抗氧化剂比例.     

钙对玉米幼苗热激诱导抗盐性的影响

热激处理的玉米幼苗抗盐性提高,盐胁迫期间的谷胱甘肽还原酶(GR)活性和脯氨酸含量也较高.Ca2 处理可增强热激诱导的玉米幼苗抗盐性,GR活性和脯氨酸含量也进一步提高;Ca2 螯合剂EGTA处理的效果正好相反.     

热激锻炼诱导菊花耐热性研究

以菊花(Chrysanthemum morifolium)叶片和花瓣为试验材料,在38℃下对其进行5 h的热激锻炼,再于50℃下分别进行0、0.5、1.0、1.5、3.0 h的高温胁迫,然后对其细胞膜透性、叶绿素、丙二醛(MDA)和蛋白质含量动态变化及5′-核苷酸酶的活性进行了测定.结果表明,热锻炼的菊花叶片电解质渗漏率相对较小,叶片叶绿素含量比对照下降的慢,5′-核苷酸酶活性比对照高,MDA含量也相对较低,而且花瓣中可溶性蛋白质保持了相对较高的含量,说明热锻炼诱导菊花获得了一定的耐热性.     

热激对水稻幼苗耐冷性及热激蛋白合成的诱导

萌发的水稻种子经42℃热激处理后其幼苗的耐冷性明显增强,膜伤害程度降低,脯氨酸含量增加,超氧物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和抗氧化物质抗坏血酸含量增加,而膜脂过氧化的关键酶脂氧合酶(LOX)活性及其产物丙二醛(MDA)含量下降.并且热激诱导萌发的水稻胚合成78、70、64、60、46、38、24、17、16kD的热激蛋白(HSP),其中属于HSP70的内质网结合蛋白(BiP)的合成与水稻幼苗耐寒性的提高有关.     

谷胱甘肽还原酶和超氧化物歧化酶在玉米幼苗热激诱导的交叉适应中的作用

玉米幼苗经过热激处理后,在随后的高温、低温、干旱和盐胁迫环境中,其存活率明显高于未热激的幼苗,表明热激能提高植物的抗热性、抗冷性、抗旱性和抗盐性,证实了玉米幼苗交叉适应现象的存在;热激还可提高谷胱甘肽还原酶(GR)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,且在上述4种胁迫过程中GR、SOD活性水平与玉米幼苗的存活率呈正相关,表明GR和SOD参与玉米幼苗交叉适应的形成.     

水杨酸和热锻炼诱导的高羊茅幼苗的耐热性与抗氧化的关系

研究了水杨酸（SA）处理和热锻炼（HH）对高羊茅（Festuca arundinacea Schred.)幼苗耐热性的影响和在耐热性诱导过程中植物体内可溶性蛋白含量与超氧化物歧化酶（SOD）,过氧化的酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）等3种抗氧化酶的活性变化。结果表明：0.5mmol/L男SA预处理能显著提高高羊茅幼苗在42℃热胁迫（HS）后转至常温下恢复生长18d时的苗高,绿叶数和绿叶指数;在常温下SA提高高羊茅幼苗的CAT活性,降低POD活性,而对SOD的影响不显著;SA和HH均能降低高羊茅幼苗在HS下细胞外渗液电导率,提高可溶性蛋白的含量和SOD、CAT活性,但不能显著提高POD活性。因此,推测SA与HH提高耐热性上具有相似的机理。     

植物耐热性及热激信号转导机制研究进展

随着温室效应的加剧,全球气候变暖已经成为现代农业生产体系所面临的严峻挑战．高温灾害性气候是影响作物产量的一种主要的非生物胁迫．因此,对于农作物生产而言,研究植物耐热信号转导机制不仅有重要的科学意义,而且有现实的紧迫性．最近几年,在阐明植物耐热信号转导机制的研究方面取得了很多重要的进展,这些进展涵盖植物高温胁迫的感受机制、热激转录因子和热激蛋白的表达调控、热激转录因子结合蛋白参与耐热性调控的分子机制等几个主要的方面．热胁迫影响细胞膜系统、RNA、蛋白质的稳定性,同时改变酶的活性和细胞骨架系统．当热胁迫来临时,植物的转录组会发生显著变化,所涉及的基因大约占基因组的2％．这些高温胁迫响应基因构成了热激响应网络,是植物抵御热胁迫的第一道防线．植物的耐热性分为基础耐热性和获得性耐热性．基础耐热性是植物固有的耐热性．获得性耐热性是温和的热驯化诱导的耐热性．获得性耐热性状的形成反映了植物在自然生长环境下适应高温胁迫的生理机制．     

不同抗旱性玉米幼苗根系抗氧化系统对水分胁迫的反应

以抗旱性不同的2个玉米品种为材料,研究不同程度水分胁迫下玉米根系活性氧清除系统的变化及膜脂过氧化水平。明确了轻度水分胁迫下玉米根系POD、CAT、APX等保护酶活性明显提高;中、重度胁迫下其活性急剧下降,但几种酶对水分胁迫的敏感程度不同。SOD对水分胁迫表现最不敏感,在中度水分胁迫下仍保持上升趋势;抗氧化剂GSH含量变化趋势与保护酶相似;而AsA含量在不同程度水分胁迫下持续下降;MDA含量随水分胁迫程度加剧而增加。其中抗旱性强的鲁玉14与抗旱性弱的掖单13相比具有较高的保护酶活性和抗氧化剂含量,膜脂过氧化程度较轻,除POD外,品种间抗氧化酶活性（抗氧化剂含量）呈极显著差异,说明抗氧化能力强是抗旱性品种具有较强抗旱性的重要原因之一。     

Ca2+和钙调素对H2O2诱导的玉米幼苗耐热性的调控

外源H2O2预处理提高了玉米幼苗内源H2O2的含量和钙调素(CaM)活性,缓解了高温处理过程中CaM活性的下降,增加了玉米幼苗在高温胁迫下的存活率.H2O2诱导的玉米幼苗耐热性的形成可被外源Ca2 处理所加强,被Ca2 螯合剂EGTA、质膜Ca2 通道阻塞剂La3 、胞内Ca2 通道阻断剂RR(钌红),以及CaM抑制剂CPZ(氯丙嗪)和TFP(三氟拉嗪)所抑制,表明Ca2 和CaM参与了H2O2诱导的玉米幼苗耐热性形成的调控.     

水杨酸诱导的玉米幼苗适应高温和低温胁迫的能力与抗氧化酶系统的关系

玉米种子经水杨酸(SA)预处理后其幼苗的耐热性与耐冷性提高.其中以300μmol·L-1SA预处理的玉米幼苗对46℃高温胁迫2 d的耐热性提高最大,150μmol·L-1SA预处理的玉米幼苗对1℃低温胁迫5 d的耐冷性提高最大.在高温和低温胁迫过程中,SA预处理过的玉米幼苗中过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(GPX)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性水平均高于未经SA处理的.     

Ca2+-CaM对过氧化氢诱导玉米幼苗耐冷性的影响

H2O2预处理可提高玉米幼苗的耐冷性及其体内钙调素(CaM)活性。阻断胞内Ca2 库的动员(钌红处理)、降低细胞中Ca2 水平(EGTA处理)及抑制CaM活性(TFP和CPZ处理)均可完全消除H2O2诱导的玉米幼苗的耐冷性。阻止胞外Ca2 跨膜进入胞内(La3 处理)并不抑制、甚至还能轻微地提高H2O2诱导的耐冷性。高Ca2 (20mmol.L^-1)处理削弱H2O2诱导的耐冷性。这些结果表明,CaM及胞内Ca2 库在H2O2诱导的玉米幼苗耐冷性的形成过程中起重要作用,而质外体中高浓度Ca2 和跨膜进入胞内会削弱H2O2诱导的耐冷性。     

Phytohormones in Seedlings of Maize Hybrids Differing in Their Tolerance to High Temperatures

The contents of phytohormones (IAA, ABA, cytokinins, and gibberellin-like compounds) were measured in shoots and roots of eight-day-old seedlings of two maize (Zea mays L.) hybrids differing in their tolerance to elevated temperatures. More tolerant seedlings initially contained more ABA and cytokinins, and the contents of these hormones changed less after a temperature increase than in seedlings of the sensitive hybrid. Hyperthermia induced a destruction of chloroplast lamellar structure in the leaf sheath cells of the sensitive but not of the tolerant hybrid.     

酶促和非酶促抗氧化系统在玉米胚脱水耐性获得中的作用

以发育中的玉米胚为材料,研究了玉米胚脱水耐性的发育变化及其与抗氧化系统之间的关系。结果表明,授粉后18d的胚获得萌发能力,但不耐脱水;授粉后36d的胚开始获得耐脱水能力,并随着发育逐渐增加。随着发育,胚的超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的活性逐渐降低,过氧化氢酶（CAT）活性逐渐增加。授粉后16～22d的玉米胚中检测不到抗坏血酸,24d后胚中抗坏血酸的含量显著增加;还原性谷胱甘肽含量在整个发育过程中逐渐增加。脱水胚的SOD、APX和DHAR的活性比对照（未脱水）胚低,而GR和CAT活性在发育早期比对照胚低,在发育中、后期高于对照胚。脱水胚的抗坏血酸和还原性谷胱甘肽含量明显低于对照胚。胚中丙二醛的含量随着发育逐渐下降,脱水胚的丙二醛含量显著高于对照。这些结果说明CAT活性和谷胱甘肽含量的增加以及脂质过氧化产物丙二醛含量的下降与玉米胚脱水耐性的获得密切相关。     

发育中玉米胚结合蛋白(BiP)的动态变化及定位

Western blot检测表明,在玉米胚发育过程中结合蛋白(BiP)含量与胚可溶性蛋白含量变化一致,在授粉16d后BiP含量随发育而增加;对热激不敏感.组织化学免疫定位表明,在玉米胚发育的不同时期,BiP主要定位在胚芽端、初生维管组织和糊粉层中,提示胚在构建器官的同时,也为其功能执行准备了条件;热激不影响其定位.     

玉米耐深播优异种质的表型与生理特征分析

深播是我国干旱半干旱地区玉米抗旱保苗的一个重要栽培措施,因此,玉米耐深播优异种质资源具有重要应用育种与生产价值。本研究对玉米耐深播种质资源CGJ和普通材料郑58,分别进行2 cm正常播深和20 cm深播处理,于2叶1心期进行了表型和生理特征分析鉴定。结果表明,深播处理下,CGJ的主要特性是中胚轴显著伸长,CGJ中胚轴为10.68 cm,为郑58的2.5倍;电镜观察结果表明CGJ中胚轴细胞纵向延伸能力显著增强,比郑58长14μm。与常规材料相比,深播条件下的CGJ萌发期要更早;CGJ叶片和胚芽鞘中生长素变化不明显,而中胚轴中的生长素含量提高了47.72 ng/m L,并且CGJ各部位的赤霉素含量都大于郑58,其中,中胚轴内植物生长素和叶中的赤霉素增长极显著。该结果暗示中胚轴生长素激素水平升高可能是其耐深播的生理基础。本研究为玉米耐深播优异种质资源CGJ的基础研究与育种和生产应用奠定了表型与生理分析基础。     

玉米胚发育过程中脱水耐性的变化

对离体玉米胚脱水耐性的变化以及不同脱水速率对其脱水耐性的影响进行了研究。授粉后16d的玉米胚能耐轻微脱水,含水量从1.45降低到0.28gH2Og-1DW时胚的萌发率为100%,但含水量低于0.1gH2Og-1DW时胚死亡。胚的脱水耐性随着发育逐渐加强,表现为电解质渗漏速率逐渐降低,萌发率和幼苗干重逐渐增加。授粉后20d胚内超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性较高,过氧化氢酶(CAT)活性较低;授粉后24d,这些酶的活性与授粉后20d的正好相反。脂质过氧化产物丙二醛(MDA)在种子发育过程中呈下降趋势。不同脱水速率明显地影响胚的脱水耐性:在慢速脱水到含水量0.1~0.18gH2Og-1DW时,胚的萌发率和幼苗干重比快速脱水高,电解质渗漏速率比快速脱水低;在快速脱水条件下胚中的SOD、APX活性和MDA含量也比慢速脱水高;CAT活性的变化不明显。     

玉米胚发育过程中热激蛋白的合成

35S-Met标记玉米胚蛋白合成结果表明,热激处理(42℃)与对照(25℃)的蛋白合成趋势相近,热激抑制16 DAP的蛋白合成,增加22和34 DAP蛋白合成.SDS-PAGE自显影图谱表明,热激诱导16DAP的胚合成86.4、80.0、73.2 kD等3种分子量较高的热激蛋白,22DAP后热激诱导合成86.4、80.0、73.2、24.4、18.2、16.8和13.6 kD等7种分子量的热激蛋白.2D-PAGE自显影图谱进一步显示,热激诱导22和28 DAP的胚合成近20种热激蛋白,其中超过10种为小分子热激蛋白.特异热激蛋白BiP(HsP70)、PDI(HsP60)Western blot表明,这2种热激蛋白在玉米胚发育过程均有高水平的表达,热激对其合成影响不明显.