NO在植物中的调控作用

一氧化氮（NO）是一种易扩散的生物活性分子,是生物体内重要的信号分子。植物细胞通过NO合酶、硝酸还原酶、或非生化反应途径产生NO。NO参与植物生长发育调控和对生物与非生物环境胁迫的应答反应,大量证据表明NO是植物防御反应中的关键信使,其信号转导机制也受到越来越多的关注。本文主要通过讨论NO的产生、对植物生长周期的影响、在植物代谢中的信号调节以及参与细胞凋亡来阐述NO在植物中的作用。     

NO在植物中的调控作用

一氧化氮(NO)是一种易扩散的生物活性分子,是生物体内重要的信号分子.植物细胞通过NO合酶、硝酸还原酶、或非生化反应途径产生NO.NO参与植物生长发育调控和对生物与非生物环境胁迫的应答反应,大量证据表明NO是植物防御反应中的关键信使,其信号转导机制也受到越来越多的关注.本文主要通过讨论NO的产生、对植物生长周期的影响、在植物代谢中的信号调节以及参与细胞凋亡来阐述NO在植物中的作用.     

植物中一氧化氮的生理作用

No是一种易扩散的生物活性分子,是生物体内重要的信号分子。植物细胞通过NO合酶,硝酸还原酶,或非生化反应途径产生NO。NO参与植物生长发育调控和对生物和非生物胁迫的应答反应。主要通过讨论No的产生,对植物生长发育的影响及在抗逆反应中的信号调节来阐述No在植物中的作用。     

一氧化氮对植物重金属胁迫抗性的影响研究进展

一氧化氮(NO)作为一种重要的信号分子,在调节植物重金属胁迫抗性方面上起着非常重要的作用。综述了NO在植物体内的产生途径,重金属胁迫下植物体内内源NO含量的变化以及外源NO与内源NO对植物重金属胁迫抗性的影响。大量研究表明外源NO能够增强植物对重金属胁迫的抗性,一方面是通过增强植物细胞的抗氧化系统或直接清除活性氧,另一方面是通过影响植物对重金属的吸收以及重金属在植物细胞内的分布。然而内源NO在调节植物重金属胁迫抗性上的功能角色仍存在争议。有些研究表明内源NO是有益的,能够缓解重金属胁迫诱导的毒性;但是也有证据表明内源NO是有害的,能够通过促进植物对重金属的吸收以及对植物螯合素进行S-亚硝基化弱化其解毒功能,从而参与重金属诱导的毒害反应和细胞凋亡过程。     

NO是植物应激反应的信号分子

根据NO的性质和可能的产生途径,略述了生物胁迫(病原菌侵害)和干旱胁迫、盐胁迫、极端温度、机械损伤、臭氧和紫外辐射等各种非生物胁迫信号与NO信号分子的偶联及其信号的级联途径,概括了NO可能介导的生物过程,讨论了NO通过其下游信号过程对与细胞的生理影响以及该下游信号过程所涉及到的cGMP、cADPR的产生和NO与其它信号分子(ROS、SA、ABA等)的协同作用,表明胁迫诱导的NO爆发是激发、启动和装备植物细胞的重要信号级联环节,这个环节能使植物细胞处于应激状态,并迅速作出反应,形成一系列适应机制。     

镉诱导拟南芥细胞程序性死亡过程中NO产生和亚细胞定位观察

镉是一种高度有毒的重金属,能够抑制植物生长,甚至导致死亡,但是其诱导细胞程序性死亡(PCD)的分子机制仍然不是很清楚。本文利用荧光探针分子成像和激光共聚焦扫描显微技术,以拟南芥叶肉细胞原生质体为材料,观察100μmol/L CdCl2诱导PCD过程中一氧化氮(NO)的产生和亚细胞定位。结果表明高浓度CdCl2能够明显降低细胞活力,100μmol/L CdCl2能够诱导大量NO产生,在处理12 h后NO产生达到峰值。亚细胞定位观察发现NO荧光首先和线粒体有共定位。随着处理时间的延长在叶绿体和胞质也观察到NO荧光。     

LPS受体及信号转导研究进展

内毒素脂多糖（LPS）可激活单核／巨噬细胞,产生一系列炎症反应,而LPS跨膜信号转导是引起细胞效应的关键。本文主要综述LPS结合蛋白（LBP）、LPS受体（mCD14、sCD14）以及Toll群受体（TLRs）在LPS激活细胞及信号跨膜传递中的重要作用。推测LPS／LBP与细胞膜CD14结合后,TLRs以及细胞外富含亮氨酸片段的重复序列识别LPS,将LPS的刺激信号跨膜转导,激活NF－kB信号途径导致效应基因的表达。     

番茄Sl_OASTL/LCD基因的克隆与表达及其对侧根生长的作用

硫化氢（H2S）是植物中最新发现的一种气体信号分子,高等植物中内源H2S主要由L-型半胱氨酸脱巯基酶（LCD）和D-型半胱氨酸脱巯基酶（DCD）两类蛋白产生。我们的前期研究结果表明外源H2S能够促进植物侧根发育。为了研究内源H2S的产生机制及H2S与一氧化氮（NO）在调控侧根发育中的作用,本实验以番茄幼苗为材料,克隆了编码H2S合成酶基因Sl_OASTL/LCD;研究抑制内源H2S对NO诱导侧根发育的影响;并研究了NO对Sl_OASTL/LCD表达的影响。结果显示：（1）番茄根中存在3个O-乙酰丝氨酸（硫醇）裂解酶基因（Sl_OASTL1、Sl_OASTL2、Sl_OASTL3）。比对和结构分析显示,Sl_OASTL1为编码H2S合成酶基因LCD,所以将Sl_OASTL1命名为Sl_OASTL/LCD;启动子区域分析显示,Sl_OASTL/LCD基因上游含有多个响应NO和植物激素信号的保守基序。（2）与对照相比,内源H2S合成酶抑制剂DL-炔丙基甘氨酸（PAG）和内源H2S清除剂亚牛磺酸（HT）处理均能抑制侧根生长。（3）外源NO供体硝普钠（SNP）显著诱导侧根生长。（4）PAG和HT处理均能够抑制NO对侧根生长的诱导作用。（5）RT-PCR分析显示,SNP处理能够显著诱导幼苗根中Sl_OASTL/LCD的表达。上述结果表明,NO可能通过调控Sl_OASTL/LCD的表达产生内源H2S诱导番茄幼苗侧根发育。     

NO通过水杨酸(SA)或者茉莉酸(JA)信号途径介导真菌诱导子对粉葛悬浮细胞中葛根素生物合成的促进作用

一氧化氮(NO)是近年来发现对植物细胞次生代谢产物合成具有调控作用的一种新型信号分子. 为了研究NO对植物细胞次生代谢调控的信号转导机理, 考查了在真菌诱导子作用下粉葛悬浮细胞中NO, 水杨酸(SA), 茉莉酸(JA)及葛根素含量的变化情况. 试验结果表明, 真菌诱导子可以诱发粉葛细胞的NO迸发、SA合成和葛根素含量增加, 但细胞中JA水平未发生明显变化. NO猝灭剂cPITO可以阻断真菌诱导子对粉葛细胞中SA和葛根素合成的促进作用, 说明NO是介导真菌诱导子诱发粉葛细胞中葛根素和SA生物合成所必需的上游信号分子. 在缺乏SA积累能力的NahG转基因粉葛细胞中, 真菌诱导子虽然不能促进SA积累, 但仍然可以诱发NO迸发和葛根素生物合成, 并且促进细胞中JA的合成积累. cPITO可以抑制真菌诱导子对NahG转基因粉葛细胞中JA合成的诱导作用, 说明JA是作用于NO下游的信号分子. JA合成抑制剂IBU和NDGA可以抑制外源NO对NahG转基因粉葛细胞中葛根素生物合成的促进作用, 说明NO依赖JA诱发NahG转基因粉葛细胞中葛根素的生物合成. 外源SA处理可以显著降低真菌诱导子对NahG转基因粉葛细胞中JA合成的促进作用, 并逆转IBU和NDGA对NO和真菌诱导子诱发葛根素合成的抑制作用, 说明SA可以抑制细胞中JA的生物合成; 而且当JA合成受到抑制时, SA可以替代JA介导NO和真菌诱导子对葛根素合成的促进作用. 由于真菌诱导子可以促进野生型粉葛细胞中SA的生物合成, 我们推测在野生型粉葛细胞中, 真菌诱导子可能通过诱发SA合成积累抑制了其对细胞中JA合成的促进作用, NO可能主要通过SA信号途径介导真菌诱导子对细胞中葛根素生物合成的促进作用. 而在SA积累受阻的NahG转基因粉葛细胞中, NO则通过激活JA的生物合成并依赖JA信号途径介导真菌诱导子促进粉葛细胞中葛根素的生物合成.     

一氧化氮对植物细胞基因表达和代谢产物合成的影响机制

一氧化氮(NO)作为一种气体信号分子,在植物体内具有多种生理功能,许多研究逐步揭示了NO在植物发育、新陈代谢和疾病响应等方面的分子机制。内源和外源NO都可以使植物组织或悬浮细胞基因表达发生变化,高通量的基因表达的研究,如转录分析等,为信号网络通路分析提供了有力的证据。我们简要综述了NO的合成途径,并讨论了次生代谢产物及细胞程序性死亡过程中依赖NO调控的相应基因及蛋白的变化,揭示了NO是一种重要的植物信号分子,有较高的研究价值。     

红景天苷对LPS诱导的HSC-T6细胞增殖作用及机制研究

目的：观察红景天苷（Salidroside,Sal）对大鼠肝星状细胞（hepaticstellatecell,HSC）一T6增殖的影响,并探讨一氧化氮（NO）在此过程中的作用。方法：选择脂多糖（LPS）活化HSC—T6,采用不同浓度的Sal,作用于经LPS活化的大鼠HSC-T6,24小时后进行如下实验：噻唑兰（MTT）比色法检测HSC—T6增殖;NO荧光探针（DAF-FMDA）检测细胞内NO浓度;Westem-blot检测INOS蛋白水平。结果：在LPS作用于HSC．T6细胞24小时后,与对照组相比,细胞增殖增加（P〈0．01）,在Sal作用下,HSC-T6细胞增殖与LPS组相比受到抑制（P〈0．01）,并呈浓度依赖性;在Sal处理HSC．T6细胞24小时后,细胞内NO水平有所上升,并呈浓度依赖性增加（P〈O．01）;Sal预处理后的HSC—T6细胞,iNOS蛋白表达有所升高（P〈0．01）。结论：Sal对HSC—T6细胞的增殖具有浓度依赖性的抑制作用,NO可能是抑制增殖的因素之一。     

内、外源性硫化氢在脂多糖所致大鼠急性肺损伤中的作用

目的：探讨内、外源性硫化氢（H2S）在脂多糖（LPS）所致大鼠急性肺损伤（ALI）中的作用并初探其机制。方法：将120只SD大鼠随机分为对照组、IPS组（经气管内滴注LPS复制ALI模型）、NaHS＋LPS组和炔丙基甘氨酸（PPG）＋LPS组。给药后4h或8h处死动物,测定肺系数;光镜观察肺组织形态学改变;化学法检测血浆H2S、NO和CO含量、肺组织丙二醛（MDA）含量、胱硫醚-γ-裂解酶（CSE）、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和血红素加氧酶（HO）活性以及支气管肺泡灌洗液（BALF）中中性粒细胞（PMN）数目和蛋白含量的变化;用免疫组织化学法检测肺组织iNOS、HO-1蛋白表达。再将血浆H2S含量与上述指标进行相关性分析。结果：气管内滴注LPS可引起肺组织明显的形态学改变;肺系数和肺组织MDA含量增加;BALF中PMN数目和蛋白含量增加;血浆H2S含量和肺组织CSE活性下降;肺组织iNOS活性、HO活性和iNOS蛋白表达、HO-1蛋白表达增强,血浆NO含量、CO含量增加。预先给予NaHS可显著减轻LPS所致上述指标的改变;而预先给予PIG可加重LPS所致肺损伤,使BALF中PMN数目和蛋白含量、血浆NO含量、肺组织iNOS活性和iNOS蛋白表达进一步增加,但对血浆CO含量、肺组织HO活性和HO-1蛋白表达无明显影响。HS含量与CSE活性、血浆CO含量、肺组织HO-1活性呈正相关（r值=0．945—0．987,P均〈0．01）;与其他指标呈负相关（r值=-0．994～-0．943,P均〈0．01）。结论：H2S／CSE体系的下调在LPS所致大鼠Ⅲ的发病学中有一定作用,内、外源性H2S具有抗LPS所致Au的作用,该作用可能与其抗氧化效应、减轻PMN所致肺过度的炎症反应以及下调NO／iNOS体系、上调CO／HO—1体系有一定关系。     

植物原生质体在分子细胞生物学研究中的应用

植物原生质体是去除了细胞壁的裸露细胞,其具有细胞全能性,现广泛应用于植物分子细胞生物学的研究中,可以大大缩减实验周期,并有助于得到体内实验的实时检测数据。该文除了介绍植物原生质体的提取和纯化方法外,还对国内外利用各种植物的原生质体进行细胞瞬时转化、亚细胞定位、细胞融合和大分子复合物相互作用等试验进行了总结和讨论。植物原生质体还可用于基因表达模式的实时检测,并作为生物反应器的受体细胞进行代谢物的体外生产。此外,还对当前该技术所面临的瓶颈进行了分析,为植物原生质体在分子细胞生物学领域的应用提供帮助,为技术的优化和推广提供参考。     

外源NO对铜胁迫下番茄幼苗根系构型及其超微结构的影响

采用营养液水培的方法,以“改良毛粉802F1”番茄为材料,硝普钠（sodiumnitroprusside,sNP）为一氧化氮（N0）供体,研究外源N0对铜胁迫下番茄幼苗根系构型及其超微结构的影响。结果表明,50μmol·L-1的铜胁迫下,外施100μmol·L-1 SNP能够显著增加番茄幼苗植株的生物量、株高和茎粗,提高根系活力,改善根系构型中的根长度、根平均直径、根表面积和根体积,缓解番茄幼苗亚细胞结构（细胞核、线粒体、叶绿体、液泡、核膜）的改变,维持番茄幼苗组织结构的稳定,减缓铜胁迫对植株生长的抑制作用,添加NO清除剂牛血红蛋白后,能显著消除NO的缓解效果。     

Penehyclidine hydrochloride attenuates LPS-induced iNOS production by inhibiting p38 MAPK activation in endothelial cells

The aim of this study was to investigate the inhibitory effect of penehyclidine hydrochloride (PHC) on lipopolysaccharide (LPS)-induced nitric oxide (NO) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) production in human endothelial cell. Cultured endothelial cells were pretreated with PHC, followed by LPS treatment. NO activity were determined. iNOS expression and p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK) protein expression were measured by Western blot analysis. LPS treatment significantly induced p38 MAPK activation, iNOS expression, and NO production, which could be attenuated by 2 μg/ml PHC pretreatment. Furthermore, our study showed LPS-induced NO production and iNOS expression were suppressed by p38 MAPK inhibitor SB203580 pretreatment. We concluded that PHC attenuates NO production and iNOS expression by suppressing the activation of p38 MAPK pathway, thereby implicating a mechanism by which PHC may exert its protective effects against LPS-induced endothelial cell injury.     

L-精氨酸对脂多糖诱导大鼠肺损伤的保护作用及其机制的研究

目的：观察一氧化氮供体L-精氨酸（L-Arg）对脂多糖诱导大鼠肺损伤炎症反应和核因子-κB（NF-κB）信号通路的影响,探讨L-Arg对肺损伤的保护作用及其机制。方法：健康雄性SD大鼠采用舌下静脉注射脂多糖（LPS）复制肺损伤模型,分别于给予LPS3h和6h后给予生理盐水（对照组及LPS组,ip）和L-Arg（500mg/kgip）（L-Arg治疗组）,治疗3h。每组8只动物。免疫组化染色分析肺组织中NF-κB的核移位;逆转录多聚酶链反应（RT-PCR）检测肺组织细胞间粘附分子-1（ICAM-1）基因表达;放射免疫法分别测定肺组织中肿瘤坏死因子α（TNF-α）和白介素6（IL-6）的含量;光镜观察肺组织病理变化。结果：与对照组比较,大鼠肺损伤后NF-κB活化,明显从细胞浆移位于细胞核,表达量也显著增加;ICAM-1基因表达上调;肺组织中TNF-α、IL-6含量明显升高。肺损伤3h用L-Arg治疗3h后,NF-κB从细胞浆向细胞核的移位被明显限制,NF-κB的表达量、肺组织中TNF-α、IL-6含量明显低于相应的LPS组,肺组织病理改变减轻;肺损伤6h用L-Arg治疗3h对LPS引起的以上变化没有明显影响。结论：LPS3h后给予L-Arg可减轻内毒素性肺损伤,抑制核因子的活化,在一定程度上阻断NF-κB相关信号通路的传导,减轻炎症反应是其机制之一。     

Lipopolysaccharide-induced monocyte chemotactic protein-1 is enhanced by suppression of nitric oxide production, which depends on poor CD14 expression on the surface of skeletal muscle

It is known that lipopolysaccharide (LPS)-induced monocyte chemotactic protein (MCP)-1 secretion from tissues recruits monocytes from the circulation, but the mechanism of the LPS-induced MCP-1 production in skeletal muscle is largely unexplained. To clarify the effect of LPS on MCP-1 production in skeletal muscle cells, C2C12 cells from a mouse skeletal muscle cell line, and RAW 264.7 cells from a mouse macrophage cell line, were used to assess production of LPS-induced MCP-1, nitric oxide (NO) and interferon (IFN)-beta. In addition, we evaluated inducible NO synthases (iNOS) mRNA expression using RT-PCR, and cell surface expression of CD14 and toll-like receptor (TLR) 4 using flow cytometry. In C2C12 cells, LPS stimulation increased MCP-1 production (p < 0.01), but combined treatment with LPS and NO inducer, diethylammonium (Z)-1-(N,N-diethylamino) diazen-1-ium-1,2-diolate (NONOate), significantly inhibited its production (p < 0.01). LPS stimulation neither induced production of NO nor of IFN-beta, which is an NO inducer. Recombinant IFN-beta stimulation, on the other hand, enhanced LPS-induced NO production (p < 0.01). Interestingly, we found that surface expression of CD14, which regulates IFN-beta production, in C2C12 cells was much lower than that in RAW 264.7 cells, although TLR4 expression on C2C12 cells was similar to that on RAW 264.7 cells. These data suggest that the reduced NO production in response to LPS may depend on low expression of CD14 on the cell surface of skeletal muscle, and that it may enhance LPS-induced MCP-1 production. Together, these functions of skeletal muscle could decrease the risk of bacterial infection by recruitment of monocytes.     

Liposome-mediated delivery of tobacco mosaic virus RNA into petunia protoplast

Liposome-mediated delivery of TMV RNA into petunia protoplasts and resulting virus antigen production has been used as an assay for determining incubation conditions which favor increased uptake of vesicle contents by plant cells. Vesicle phospholipid composition, incubation buffer divalent metal ion concentration, the type and concentration of polyalcohol used to stimulate vesicle uptake and the RNA content of the liposome preparation were determined to be critical factors influencing the efficiency of delivery. Manipulation of these parameters resulted in a 50-fold improvement in virus antigen production over that obtained with conditions previously used for liposome-protoplast incubations (Proc Natl Acad Sci 79: 1859–1863, 1982). Virus antigen production could be detected following incubation of protoplasts with <0.5 ng of encapsulated TMV RNA, while at higher concentrations of added liposomes, >80% of the protoplasts could be infected. Comparisons with other techniques used to introduce nucleic acids into plant protoplasts indicated that liposome-mediated delivery was 10-to 1 000-fold more efficient than these other methods. The general use of liposomes to introduce RNA and DNA molecules into plant protoplasts is discussed.     

Inhibition of nitric oxide production rescues LPS-induced fetal abortion in mice.

In this report, we examined the involvement of the cytokines tumor necrosis factor (TNF)-alpha, interferon (IFN)-gamma, interleukin (IL)-4, and IL-10 as well as nitric oxide (NO) in the lipopolysaccharide (LPS)-induced experimental abortion model in BALB/c mice. Although in vivo administration of LPS in pregnant mice showed a 72% decrease of serum IL-10, no significant difference in serum TNF-alpha, IFN-gamma, and IL-4 levels, compared to controls, could be detected. At the same time, a correlation of fetal abortion and maternal splenomegaly with an important increase of NO synthesis in the serum was obtained. Simultaneous administration of LPS and aminoguanidine (AG; an inhibitor to NO synthase) rescued the LPS-induced fetal abortion, reduced maternal spleen weight to physiological levels, and decreased serum NO concentration to control levels. In vitro experiments showed that LPS directly induced NO production in primary placental cells and the TPOPHO-1 trophoblast cell line by stimulating the inducible isoform of NO synthase, which ultimately could be blocked by the NO synthase inhibitors AG and L-NAME. The results indicate that LPS, despite its beneficial involvement in intracellular infections, participates in inflammatory/autoimmune damage during pregnancy, leading to embryotoxicity, which is closely linked to the NO pathway.     

CBR2激活与小胶质细胞的活化和损伤的关系

目的：探讨大麻素CBR2受体激动剂AM1241预处理对脂多糖（LPS）和γ-干扰素（IFN-γ）所致炎症反应对小胶质细胞活化和损伤的影响。方法：联用LPS和IFN-γ作为小胶质细胞损伤模型,将细胞分为Control组、AM1241组、LPS/IFN-γ组和AM1241＋LPS/IFN-γ组;AM1241组和AM1241＋LPS/IFN-γ组经AM1241预处理2h,LPS/IFN-γ组和AM1241＋LPS/IFN-γ组用含LPS和IFN-γ的培养基培养24h。采用MTT法检测细胞代谢率,硝酸还原酶法检测细胞培养液中一氧化氮（NO）释放量,酶联免疫吸附剂测定细胞培养基中炎症因子释放量,倒置相差显微镜观察细胞形态。结果：与LPS/IFN-γ组相比,AM1241＋LPS/IFN-γ组细胞代谢率明显升高（P〈0.05）,NO、TNF-α、IL-1β和IL-10释放量明显减少（P〈0.05）,活化和损伤程度明显减轻。结论：大麻素CBR2受体激动剂AM1241预处理可减轻LPS和IFN-γ对小胶质细胞的活化和损伤。