甘肃黄花烟草愈伤组织抗氰呼吸的研究

根据呼吸抑制剂试验和氧肟酸滴定法测定结果表明,甘肃黄花烟草愈伤组织呼吸中有明显的抗氰交替途径运行,平均占总呼吸的31%;但仍以细胞色素途径为主,平均占总呼吸的46%;还有23%不受 KCN 加 m-CLAM 抑制的未知剩余呼吸。改变培养基的激素成分和浓度,在不引起愈伤组织发生明显分化条件下,愈伤组织的生长和呼吸速率虽有不同,但抗氰交替途径和细胞色素途径对总呼吸的相对贡献程度和二者的变化趋势基本一致。     

马铃薯块茎切片伤诱导抗氰呼吸的研究

马铃薯块茎新鲜切片呼吸中不存在抗氰的交替途径。相反,陈化24小时切片的伤诱导呼吸不仅相当抗氰,而且在氰化物(CN~-)存在和不存在时都被间-氯苯氧肟酸(m-CLAM)抑制,证明有交替途径运行。据测定,在陈化切片伤诱导呼吸中,交替途径和细胞色素途径分别约占总呼吸的28%和54%。当受 CN~-抑制时,交替途径的最大运行量(V_(alt))大于实际运行量(ρ·V_(alt)),表明电子流可能从细胞色素主路转向交替途径。当用碘乙酸和丙二酸抑制以降低陈化切片呼吸流时,KCN 和 m-CLAM 各自抑制呼吸的百分比并无改变,说明关于电子流量是控制交替途径“开关”的看法还不能完全得到证实。     

呼吸作用对叶片光合作用和异戊二烯释放的影响

将杨树叶片置于持续的光照下增加了其光合速率和异戊二烯的释放水平。持续的光照也诱导了总呼吸、细胞色素途径和交替呼吸途径容量的增加。用细胞色素途径和交替呼吸途径的抑制剂氰化钾和水杨基氧肟酸降低了光照下叶片的光合速率和异戊二烯的释放水平,也导致了光系统Ⅱ的光合效率和光化学淬灭系数的降低。这些结果表明了呼吸作用可能有助于光合作用的正常运行和光照下植物异戊二烯的释放。     

苹果的抗氰呼吸与果实呼吸跃变的关系

苹果在发育期间呼吸对ＫＣＮ敏感,进入跃变期时呼吸为ＫＣＮ不敏感,但对间氯苯氧肟酸（ＣＬＡＭ）敏感。跃变期的苹果切片陈化后有诱导呼吸发生,且ＫＣＮ与ＣＬＡＭ对诱导呼吸都有一定的抑制作用。当在ＣＬＡＭ存在下进行陈化时,苹果诱导呼吸的发生被抑制约３０％,跃变期果实的特点是当果实进入成熟期时呼吸途径发生了由细胞色素途径向抗氰的交替途经转移的现象;同时其果实切片在陈化后可以发生诱导呼吸。     

两种外源化学物影响PEG胁迫对水稻根系的伤害

研究过氧化氢内源消除剂和交替氧化酶专一性抑制剂影响渗透胁迫对水稻根系的伤害。结果表明:PEG 6000胁迫抑制了水稻幼根的生长,降低了相对含水量、增加了H₂O₂含量,并导致细胞死亡。用5 mmol·L^-1二甲基硫脲(过氧化氢内源消除剂,dimethylthiourea,DMTU)预处理水稻幼根能明显降低PEG胁迫下水稻幼根过氧化氢的含量,缓解细胞死亡和相对含水量的降低,但对水稻根的生长影响较小。在PEG胁迫下,用1 mmol·L^-1水杨基氧肟酸(交替氧化酶专一性抑制剂,salicylhydroxamic acid,SHAM)预处理水稻幼根能显著降低水稻幼根的生长和相对含水量,并增加水稻幼根的过氧化氢含量和细胞的死亡程度。这说明DMTU能缓解PEG胁迫对水稻根系伤害,而SHAM加剧了PEG胁迫对水稻根系伤害。     

KCN和NaN3预处理对烟草愈伤组织抗氰呼吸的影响

用０．５ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ ＫＣＮ 或０．０１ ｍ ｍ ｏｌ／Ｌ ＮａＮ３ 预处理继代培养２５ ｄ 的“甘肃黄花烟草”（Ｎｉｃｏｔｉａｎａ ｒｕｓｔｉｃａ Ｌ． ｃｖ． Ｇａｎｓｕ ｙｅｌｌｏｗ ｆｌｏｗ ｅｒ）愈伤组织对其呼吸作用有明显的影响。ＫＣＮ 和ＮａＮ３ 预处理１２ ｈ 可分别使愈伤组织的总呼吸速率下降１２％ 和１７％ ,细胞色素途径的实际运行量分别下降２２％ 和２８％ ;抗氰交替途径在最大容量（Ｖａｌｔ）基本不变的情况下,实际运行量（ρ·Ｖａｌｔ）不但未随总呼吸速率和细胞色素途径运行量的下降而降低,反而还略有上升。结果导致细胞色素途径对总呼吸的贡献下降而抗氰交替途径对总呼吸的贡献上升。ＫＣＮ 预处理２４ ｈ,细胞色素途径的实际运行量虽略有回升,但仍低于对照;ＮａＮ３ 预处理２４ ｈ 则使细胞色素途径运行继续下降而交替途径运行持续上升。上述结果表明,在继代培养的烟草愈伤组织中,当细胞色素主路途径被部分抑制后交替途径的电子流量明显加强,从而起着一种补偿作用     

工业真菌中的交替氧化酶

真菌是现代微生物发酵产业的主力军之一。交替呼吸途径(Alternative respiration pathway,ARP),以其非磷酸化电子传递途径,起到了能量溢流(Energy overflow)的作用,调节细胞能量代谢,平衡碳代谢和电子传递,有利于代谢产物的积累。此外,交替呼吸对真菌的抗逆反应和条件致病菌的生理作用也都具有非常重要的影响。交替氧化酶(Alternative oxidase,AOX)是线粒体中交替呼吸途径的末端氧化酶,广泛存在于高等植物及部分真菌和藻类中。由于交替氧化酶对水杨氧肟酸(Salicylhydroxamic acid,SHAM)敏感而对细胞色素呼吸抑制剂氰化物不敏感,交替氧化酶AOX介导的交替呼吸途径又被称为抗氰呼吸途径(Cyanide-resistant respiration,CRR)。近年来,研究交替呼吸途径和交替氧化酶已成为细胞呼吸代谢领域的热门课题。本文主要对真菌交替呼吸途径和交替氧化酶的结构与其在工业真菌体内功能的最新研究进展作一简要的综述。     

用于测定抗氰呼吸途径活性的氧同位素分馏法和氧肟酸抑制法的比较

氧同位素分馏法和氧肟酸抑制法的测定结果都表明,马铃薯切片在１２－２４ｈ陈化期间抗氰化呼吸途径的实际活性基本保持恒定,尽管前者的测定结果是后者的２倍。此外,用上述２种没方法进行研究的结果都表明,内源乙烯在诱导陈化切片抗氰呼吸途径容量产生的同时并不调控其实际运行。上述结果表明尽管氧肟酸抑制法不能准确测定抗氰呼吸途径的实际活性,但用于一些比较研究仍是可行的。     

交替氧化酶和解偶联蛋白在植物线粒体中的作用及其相互关系

植物线粒体不仅含有细胞色素C呼吸途径相关蛋白,也包括交替氧化酶（抗氰交替途径）和解偶联蛋白（解偶联途径）,这些途径中的蛋白都直接影响植物线粒体能量代谢。本文介绍了交替氧化酶和解偶联蛋白在植物线粒体能量代谢中的作用及其相互关系的研究进展。     

高温干旱对不同品种辣椒生长及呼吸作用的影响

研究了高温干旱胁迫对不同品种辣椒生长及呼吸作用的影响。结果表明,高温胁迫对正椒13号的生长无影响,对鸡爪×吉林的生长稍有抑制;干旱及高温干旱严重地抑制了辣椒的生长。干旱导致叶片相对电导率的增加高于高温,而高温加剧了干旱伤害程度,并且对鸡爪×吉林的伤害更大。高温处理引起了辣椒总呼吸、细胞色素呼吸和交替呼吸的增加。干旱胁迫抑制了细胞色素呼吸,但诱导了交替呼吸的增强;高温干旱共同胁迫加剧了总呼吸和细胞色素呼吸的下降,交替呼吸只在胁迫第一天被促进,随后立即下降。高温、干旱和高温干旱胁迫下正椒13号表现出了较鸡爪×吉林更强的交替呼吸和总呼吸。说明高温、干旱和高温干旱胁迫下辣椒保持较高的总呼吸和交替呼吸与其抗高温和/或干旱能力相关。     

成熟和褐变荔枝果实呼吸作用和脂氧合酶活性

荔枝果实完全成熟和果皮变鮮红时,呼吸速率降低,仅相当于果皮带绿时的39.4％。此时果皮和果肉的脂氧合酶活性亦明显降低,分别相当于后者的60.2％和49.1％。成熟荔枝果实果皮呼吸作用对KCN抑制敏感。2mM KCN抑制果皮总呼吸的91.8％,而仅抑制果肉的56.9％。荔枝果皮呼吸的电了传递主要是通过细胞色素氧化酶途径,而果肉則可能一半是通过其它氧化酶途径。2mKCN和1.5mM SHAM抑制成熟果皮总呼吸97.9％,为SHAM抑制的交替途径呼吸占总呼吸5.28％。相同浓度KCN和SHAM抑制褐变果皮总呼吸79.7％,则SHAM抑制的交替途径呼吸占27.1％。果实褐变时,果成交替途径呼吸比例增高。这一变化可能促进H_2O_2积累、乙烯产生和果皮褐变深化。     

NaCl胁迫下交替呼吸途径对烟草悬浮细胞死亡调节作用的研究

盐分胁迫是植物在自然环境中经常遭遇的环境胁迫因素之一,会引起植物代谢紊乱乃至细胞死亡,这严重限制了植物的生长、繁育和生存。交替呼吸途径是植物较之动物独特的线粒体呼吸途径。该研究在烟草悬浮细胞中调查了交替呼吸途径对Na Cl胁迫引起的植物细胞死亡过程的调节作用及相应的内在机制,以及在200 mmol·L~(-1)Na Cl处理的烟草悬浮细胞中研究了交替呼吸途径和细胞死亡发生及H_2O_2之间的关系。结果表明:(1)随着Na Cl处理浓度的增加,烟草悬浮细胞死亡水平逐渐增加,而交替呼吸途径的容量也逐渐上升。(2)与Na Cl处理相似,外源H_2O_2的处理也能导致烟草悬浮细胞死亡水平的增加。200 mmol·L~(-1)Na Cl的胁迫导致明显的细胞死亡发生和H_2O_2产量的显著性增加;而较之200 mmol·L~(-1)Na Cl胁迫下的细胞,用水杨基氧肟酸(交替呼吸途径的抑制剂)预处理后的细胞再置于200 mmol·L~(-1)Na Cl的胁迫下导致更高水平的细胞死亡和H_2O_2的产生。综上表明,高盐胁迫诱导了烟草悬浮细胞的交替呼吸途径的增加,而交替呼吸途径则可能通过抑制活性氧的产生而起到缓解细胞死亡发生的作用。     

双氯芬酸对烟草BY-2细胞呼吸代谢的影响

双氯芬酸是一种新的全球性环境污染物,严重影响植物的生长发育,但其作用机制至今尚不清楚。本研究从双氯芬酸对烟草BY-2细胞呼吸代谢和活性氧代谢的影响入手,探讨双氯芬酸抑制植物细胞生长的作用机理。结果表明,双氯芬酸处理1 d后,显著抑制了烟草BY-2细胞的生长,引起细胞内活性氧(ROS)的爆发和积累,并导致烟草BY-2细胞死亡。双氯芬酸对烟草BY-2细胞的糖酵解途径(EMP)、三羧酸循环(TCA)和戊糖磷酸途径(PPP)三个碳代谢途径以及细胞色素氧化酶(COX)和交替氧化酶(AOX)参与的两条呼吸电子传递途径均有即时抑制作用。双氯芬酸可能通过抑制细胞线粒体呼吸电子传递链的活性,导致电子从呼吸链泄漏加速ROS的形成,并反馈抑制呼吸碳代谢途径,进而导致细胞内物质代谢和能量代谢紊乱,这些是双氯芬酸抑制烟草BY-2细胞生长、导致细胞死亡的重要原因。     

能量对香石竹切花在瓶插期间呼吸电子途径的影响

采用外加0.1 mmol/L ATP或0.5 mmol/L二硝基苯酚(DNP)的方法,研究了香石竹(Dianthus caryophyllus L.)切花在25±1℃和80%～90%相对湿度下瓶插期间呼吸电子传递途径的变化情况.结果表明,香石竹切花在瓶插7 d时的呼吸速率达到高峰;ATP处理明显加快切花的呼吸速率,在瓶插7 d时呼吸速率高峰值较对照(未用ATP处理)升高1倍.细胞色素途径与总呼吸活性存在显著正相关.细胞色素途径占总呼吸的比重在切花瓶插4 d后上升,并且线粒体电子传递主要依靠细胞色素主路途径进行.经ATP处理后香石竹切花的交替呼吸途径的容量、实际运行活性和运行系数明显增加;交替呼吸途径占总呼吸活性比重在瓶插4 d后迅速上升,并且交替呼吸途径容量与总呼吸活性存在显著正相关.而DNP处理则降低交替呼吸途径容量.这说明外源ATP处理加强了香石竹切花在整个瓶插期间的呼吸作用,增加了呼吸速率的高峰值,提高了抗氰呼吸作用.     

硫化氢和低温对水稻幼苗生长和呼吸的影响

我们过去关于水稻幼苗呼吸代谢的研究表明,水稻幼苗的呼吸途径以三羧酸循环为主,兼有其他途径;水稻幼苗的器官建成是依靠有氧呼吸进行的,造成水稻烂秧的主导因素是缺氧,采用湿润秧田和保温育秧方法、较好地解决了水稻有氧呼吸过程对氧的需求与其他环境因子如温度的矛盾,对防止烂秧培育壮秧起良好作用。硫化氢和低温是与水稻苗期生长和烂秧有密切关系的两     

水分胁迫下小麦幼苗呼吸代谢的改变

水分胁迫下小麦幼苗叶和根的呼吸速率变化模式不同:叶片呼吸在胁迫初期升高,然后随相对含水量进一步递减而急剧下降;根的呼吸速率随相对含水量降低成指数下降。自然干旱和PEG渗透胁迫下得到的结果基本一致。小麦叶片在轻度水分胁迫下呼吸上升与磷酸化解偶联有关。水分胁迫也引起呼吸代谢途径的改变。轻度水分胁迫使叶片呼吸速率升高时,EMP途径运行程度稍有上升;增加的呼吸主要通过TCAC;线粒体呼吸中通过细胞色素主链的电子流量增加,抗氰交替途径的相对运行程度下降。当水分胁迫降低根呼吸速率时,EMP和TCAC的运行程度明显降低;细胞色素途径的运行程度也下降,但仍传递大约一半的呼吸电子流。     

柳叶烟草愈伤组织分化期间抗氰呼吸的改变

继代培养的柳叶烟草愈伤组织有明显的抗氰呼吸。交替途径的相对贡献约占总呼吸的29—38%;但仍以细胞色素途径为主,约占总呼吸的44—51%。接种在分化培养基上的愈伤组织在发生组织分化和芽原基形成期间,交替途径运行量占总呼吸的41—47%,承担呼吸电子传递的主要部分;而细胞色素途径只占总呼吸的29—32%。交替途径运行程度的增高可能与烟草愈伤组织的分化有一定相关性。     

植物呼吸及代谢的研究 Ⅷ.水稻幼苗线粒体电子传递的多条途径

由差异光谱的测定结果表明,水稻幼苗的线粒体呼吸链存在细胞色素系统的所有电子载体:黄素蛋白、细胞色素 b、细胞色素 c、细胞色素 a 和细胞色素 a_3。用氧电极测定及铁氰化物还原的结果表明,在水稻线粒体中至少存在四条电子传递途径:第一条定位于线粒体内膜内侧,对鱼藤酮、抗霉素 A 及氰化物敏感;第二条也定位于线粒体内膜内侧,但对鱼藤酮不敏感;第三条能氧化外源的 NADH,对鱼藤酮不敏感,而受抗霉素 A抑制,其 NADH 脱氢酶定位于线粒体内膜外侧;第四条途径在氧化外源 NADH 时,如有外源细胞色素 c 存在,可通过外膜上对抗霉素 A 不敏感的 NADH 脱氢酶进行电子传递。由此可以得出结论,高等植物以水稻为代表,其线粒体中的电子传递途径也是多条的。     

杜氏盐藻渗透调节过程中的甘油代谢途径

杜氏盐藻在适应外界盐浓度变化的过程中,甘油是其主要的渗透调节物质。低渗处理提高藻细胞的呼吸速率６０％以上;高渗处理对呼吸无明显影响,但大大刺激光合放氧速率。呼吸链的细胞色素电子传递链抑制剂ＫＣＮ和交替氧化酶抑制剂ＳＨＡＭ对杜氏藻渗透调节过程的呼吸,胞内甘油、ＡＴＰ、淀粉含量的变化有不同的抑制效果。低渗情况下,胞内甘油转化为淀粉,所需能量由正常呼吸链和交替氧化酶途径同时提供;高渗情况下,淀粉则降解为     

乙烯促进线粒体呼吸过程中活性氧的作用

外源乙烯能促使绿豆（PhaseolusradiatusL．）黄化幼苗下胚轴线粒体呼吸高峰提前出现及峰值的提高,它对抗氰途径的促进作用比对细胞色素途径的更加显著．外源乙烯作用下绿豆线粒体的超氧阴离子自由基产生速率迅速提高,同时外源的加入使线粒体呼吸高峰的出现明显提前,这从一个侧面表明乙烯对线粒体呼吸的促进作用可能是通过提高线粒体的产生速率而实现的．SOD活性随乙烯处理时间延长而下降,但乙烯作用下的产生并非仅由SOD的活性所决定．