干旱、盐和低温胁迫对水稻幼苗脯氨酸含量的影响

以三叶期的水稻幼苗为材料,研究了干旱（－０．６ＭＰａ ＰＥＧ模拟）、盐（０．１５ｍｌ／Ｌ ＮａＣｌ）和低温（６℃）胁迫下,不同水稻品种脯氨酸积累的变化。结果表明,干旱、盐和低温胁迫下稻苗均可积累脯氨酸,且随着胁迫时间的处长而加剧。在同一胁迫条件下,耐性强的品种脯氨酸积累较少,而敏感品种脯氨酸积累则较多。脯氨酸的积累不宜作为稻苗抗逆性的筛选指标。     

盐胁迫下外源脯氨酸和丙二醛对冰叶松叶菊愈伤组织中离子和脯氨酸含量的影响

盐胁迫下外源脯氨酸明显促进冰叶松叶菊愈伤组织中Ca~(2+)、Na~+和K~+及脯氨酸的积累。低浓度丙二醛(MDA)对Na~+、K~+和Ca~(2+)的积累略有促进,而高浓度MDA则有抑制作用。无NaCl时,MDA对细胞中脯氨酸的积累有促进,而在NaCl胁迫下则有抑制作用。     

植物脯氨酸合成酶基因工程研究进展

逆境条件下植物细胞积累脯氨酸是植物适应逆境的一种反应,有利于减轻逆境对植物的伤害。简要回顾了生物体脯氨酸代谢过程和逆境下植物积累脯氨酸的作用,重点总结了植物体内脯氨酸合成酶基因吡咯啉-5羧-酸合成酶(P5CS)的克隆、表达和转基因研究进展。研究认为,P5CS是一个逆境胁迫应答基因,通过基因工程方法调节P5CS基因的表达有利于提高植物体脯氨酸的积累量,改善植物的抗逆性。因此,目前可以在大田植物中开展利用提高脯氨酸来改善植物抗逆性的研究。     

外源ABA对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累及其代谢途径的影响

本文以小桐子为材料,研究了外源脱落酸（ABA）对低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸积累的影响。结果表明,低温胁迫（5℃）可促进小桐子幼苗体内脯氨酸的积累,上调脯氨酸合成关键酶Δ¹-吡咯琳-5-羧酸合成酶（P5CS）和鸟氨酸转氨酶（OAT）的活性,上调P5CS基因（JcP5CS）的表达,及抑制脯氨酸降解酶脯氨酸脱氢酶（Pro DH）的活性。用外源ABA处理低温胁迫下的小桐子幼苗,发现150μmol·L^-1的ABA可显著提高其低温胁迫下的脯氨酸含量,上调P5CS的活性和JcP5CS的表达水平,及抑制ProDH的活性。表明外源ABA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和抑制脯氨酸的降解途径来促进低温胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累。     

氧化胁迫下稻苗体内积累的脯氨酸的抗氧化作用

水稻幼苗在外源·OH和1O2氧化胁迫下,体内脯氨酸明显积累,而和H2O2处理对稻苗体内脯氨酸含量无影响。强光亦能诱导稻苗体内脯氨酸积累。脯氨酸预处理则显著抑制·OH、1O2及强光所诱导的稻苗膜脂过氧化作用。在活性氧的产生／检测系统中,脯氨酸对·OH和1O2所引发反应有明显的竞争效应,但对和H2O2的作用没有形响。这些都表明,氧化胁迫下稻苗体内积累的脯氨酸具有抗氧化作用;脯氨酸对活性氧的清除有一定的专一性,即只对·OH和1O2有明显的清除活性。     

氧化胁迫下稻苗体内积累的脯氨酸的抗氧化作用

水稻幼苗在外源ＯＨ和Ｏ２氧化胁迫下,体内脯氨酸明显积累,而Ｏ２和Ｈ２Ｏ２处理对稻苗体内脯氨酸含量无影响。强光亦能诱导稻苗体内脯氨酸积累。脯氨酸预处理则显示抑制ＯＨ、Ｏ２及强光所诱导的稻苗膜脂过氧化作用。在活性氧的产生／检测系统中,脯氨酸对ＯＨ和Ｏ２所引发反应有明显的竞争效应,但对Ｏ２和Ｈ２Ｏ２的作用没有影响。这些都表明,氧化胁迫下稻苗体内积累泊脯氨具有抗氧化作用;脯氨酸对活性氧的清除有一定的专一性     

单倍性烟草Hyp抗性愈伤组织变异系的选择及其生理生化特性的研究Ⅱ．Hyp抗性变异系内游离脯氨酸的积累

在正常条件下,烟草Hyp抗性变异系愈伤组织内的游离脯氨酸含量是其野生型的4倍多。这种积累游离脯氨酸的特性在愈伤组织的转代、再生及次生过程中均十分稳定。虽然其他多种氨基酸含量也有所改变,但变异系内游离脯氨酸的积累具有特异性。由于脯氨酸对Hyp抑制效应具有部分的逆转作用,所以游离脯氨酸的积累是变异系抗Hyp抑制作用的重要原因。然而,变异系内蛋白质组成中的脯氨酸并没有特异性地增加。在Hyp存在条件下,变异系内的硝酸还原酶、转化酶及过氧化氢酶活性均显著地高于野生型。表明变异系对培养基中的碳源和氮源具有较高的利用能力。     

NaCl胁迫下海马齿(Sesuvium portulacastrum L.)植株内游离脯氨酸的合成积累途径

以海马齿(Sesuvium portulacastrum L.)为材料,测定了在6个NaCl胁迫水平上(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mol· L-1)的植株内游离脯氨酸的含量及其δ-OAT、PSCS、POD、SOD等酶的活性.结果表明:在NaCl胁迫下,海马齿植株内游离脯氨酸积累量比CK显著地增多了14.5％～33.5％,δ-OAT和P5CS活性分别比对照(CK)增强3.1％～10.1％和26.7％ ～46.1％,因此,在NaCl胁迫下海马齿植株内游离脯氨酸合成积累的两个途径均被启动和发生合成积累作用,并表现出以Glu→Pro途径为主,Orn→Pro途径为辅;在5个NaCl胁迫水平上,海马齿植株内游离脯氨酸有显著的积累效应,在0.6 mol·L-1处理水平时达到积累量的高峰值.同时,δ-OAT、P5CS、POD、SOD等酶的活性呈现出与游离脯氨酸积累量有大致相同的变化趋势.     

大豆脯氨酸积累相关基因家族鉴定及干旱胁迫表达分析北大核心CSCD

脯氨酸是一种广泛存在的渗透调节物质,在植物生长发育以及响应干旱胁迫的信号途径中具有重要作用。吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)、鸟氨酸转氨酶(δ-OAT)、吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)、脯氨酸脱氢酶(Pro DH)、吡咯啉-5-羧酸脱氢酶(P5CDH)、脯氨酸转运体(Pro T)是影响植物体内脯氨酸积累的关键酶。但关于大豆脯氨酸积累相关基因家族成员的研究尚未见报道。本研究在大豆基因组中鉴定出7个Gm P5CS、2个Gm OAT、2个Gm P5CR、5个Gm Pro DH、3个Gm P5CDH及6个Gm Pro T基因,不均匀地分布在大豆20条染色体中的12条上,发生16对片段复制事件。系统进化树分析发现,大豆脯氨酸积累相关基因家族分为不同的进化分支,同一亚族间的基因结构和保守基序相似。顺式作用元件分析结果显示,脯氨酸积累相关基因家族含响应逆境胁迫及植物激素的顺式作用元件。干旱胁迫下的表达模式分析结果显示,脯氨酸合成代谢相关基因家族成员(Gm P5CS、Gm OAT、Gm P5CR)响应干旱胁迫,在干旱胁迫24 h时显著上调表达;大多脯氨酸分解代谢相关基因家族成员(Gm Pro DH、Gm P5CDH)下调表达,脯氨酸转运相关基因家族成员(Gm Pro T)在干旱胁迫24 h显著上调表达,其中Gm P5CS5、Gm OAT1、Gm Pro T2、Gm Pro T4及Gm Pro DH3~5基因在干旱胁迫下的脯氨酸积累中可能起到关键作用。大豆幼苗P5CS、OAT活性随干旱胁迫时间的延长呈显著上升的趋势,与脯氨酸的积累呈正相关:Pro DH活性随干旱胁迫时间的增长呈显著下降的趋势,与脯氨酸的积累呈负相关。本研究为进一步解析大豆脯氨酸积累相关家族基因响应干旱胁迫的功能提供了参考。     

纽荷尔脐橙留树和低温贮藏效果比较

以纽荷尔脐橙(citrus sinensis'Newhall')果实为试材,对50%留果量的留树贮藏和果实6℃低温贮藏过程中不同时期的果肉硬度、果皮总色差、O2产生速率、脯氨酸(Pro)含量、相对电导率、丙二醛(MDA)含量及脂氧合酶(LOX)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性进行测定.结果表明:两种贮藏方式下果肉硬度均下降,果皮总色差上升;LOX活性增加,SOD、CAT活性下降;O2、MDA、Pro积累,细胞膜受到伤害,导致胞内物质外流,细胞电导率增加.贮藏47d时,两种贮藏方式各指标基本上没有显著差异;贮藏47d至75d,留树贮藏的果实无论外观(果肉硬度、色泽)还是细胞膜的完整性都显著优于低温贮藏.     

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。     

外源H_2O_2对混合盐碱胁迫下燕麦幼苗叶片脯氨酸积累和代谢途径的影响

为探讨H_2O_2对盐碱胁迫下植物脯氨酸代谢的调控机理,以燕麦新品种‘定莜6号’幼苗为材料,采用水培法研究了外源H_2O_2对混合盐碱胁迫下燕麦脯氨酸积累和代谢途径的影响。结果表明,75 mmol·L-1混合盐碱(Na Cl∶Na_2SO_4∶Na HCO_3∶Na_2CO_3=12∶8∶9∶1)胁迫可促进燕麦幼苗叶片脯氨酸的积累,提高脯氨酸合成的鸟氨酸途径关键酶鸟氨酸δ-氨基转移酶(δ-OAT)活性,抑制脯氨酸合成的谷氨酸途径关键酶Δ1-吡咯啉-5-羧酸合成酶(P5CS)及脯氨酸降解限速酶脯氨酸脱氢酶(Pro DH)活性。在75 mmol·L-1混合盐碱胁迫下添加0.01~1 000μmol·L-1H_2O_2可显著提高燕麦幼苗叶片的脯氨酸含量,其中10μmol·L-1H_2O_2的作用最明显;10μmol·L-1H_2O_2上调了75 mmol·L-1混合盐碱胁迫下燕麦幼苗叶片的P5CS和δ-OAT活性,降低了Pro DH活性。此外,10μmol·L-1H_2O_2使75 mmol·L-1混合盐碱胁迫下燕麦幼苗叶片内源性H_2O_2含量急剧升高后迅速降低。表明外源H_2O_2能够提高混合盐碱胁迫下燕麦幼苗内源H_2O_2的含量,并通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,抑制脯氨酸的降解,促进混合盐碱胁迫下燕麦幼苗脯氨酸的积累。     

甘蔗抗逆细胞系选择及其生化特性的研究

利用脯氨酸类似物羟脯氨酸(Hyp)的生长抑制作用,筛选出抗Hyp的甘蔗(Saccha-rum sinensis Roxb)细胞变异系R932。抗性系体内游离脯氨酸含量超常积累(×3．2)。而且其体内脯氨酸合成途径中的关键酶γ－谷氨酸激酶对脯氨酸的反馈抑制较不敏感。R932抗PEG和低温能力较供体加强。实验结果表明γ－谷氨酸激酶特性的变化可能导致细胞内脯氨酸的过量积累,脯氨酸的过量积累有利于植物细胞对抗恶劣环境。     

外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢的影响

以小桐子幼苗为材料,设置盐胁迫(200mmol·L-1 NaCl)和外源水杨酸处理(0~2.0mmol·L-1 SA)水培试验,通过检测幼苗叶片脯氨酸含量、脯氨酸代谢关键酶活性及相关代谢酶基因的表达水平,研究了外源水杨酸对盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸代谢机理的影响。结果显示:(1)外源0.9mmol·L-1 SA处理可显著提高盐胁迫下小桐子幼苗的脯氨酸含量,上调脯氨酸合成关键酶Δ1-吡咯琳-5-羧酸合成酶(P5CS)和鸟氨酸转氨酶(OAT)活性,以及上调JcP5CS和JcOAT基因的表达水平。(2)SA也显著抑制了脯氨酸降解酶ProDH的活性及JcProDH基因的表达水平。(3)SA处理还显著提高了盐胁迫下小桐子幼苗的组织活力,降低了叶片电解质渗漏率和丙二醛(MDA)含量。研究发现,外源SA可通过活化脯氨酸合成的谷氨酸途径和鸟氨酸途径,以及抑制脯氨酸的降解途径来促进盐胁迫下小桐子幼苗脯氨酸的积累;外源SA处理也可提高小桐子幼苗的耐盐性,且这种提高可能与SA诱导脯氨酸的积累密切相关。     

干旱胁迫下小麦叶片脯氨酸和蛋白质含量变化与染色体的关系

以中国春-Synthetic 6x小麦染色体代换系及其亲本为材料,研究干旱胁迫条件下染色体对不同生育时期叶片脯氨酸和蛋白质含量的调控效应。结果表明,在干旱胁迫条件下,1D和5D代换系叶片的脯氨酸含量变化在孕穗期、开花期、灌浆期始终显著或极显著高于中国春;而4A、4B、2D和6D代换系的可溶性蛋白质含量变化始终显著或极显著低于中国春。表明,Synthetic 6x的5D和1D染色体上可能有干旱胁迫下促进脯氨酸积累的基因存在,Synthetic 6x的4A、4B、2D和6D染色体上可能有干旱胁迫下抑制蛋白质含量下降的基因存在,小麦叶片游离脯氨酸的积累与可溶性蛋白质含量的下降无显著相关性。     

脯氨酸转运相关基因的研究进展

作为植物中普遍存在的一种逆境适应机制, 脯氨酸积累一直被认为是其合成和降解调控的结果。然而越来越多的研究表明, 脯氨酸转运也可能在其积累过程中起重要作用。在植物中, 有多个氨基酸转运蛋白家族, 如氨基酸通透酶家族(AAPs)、赖氨酸组氨酸转运蛋白家族(LHTs)和脯氨酸转运蛋白家族(ProTs)参与脯氨酸在各个器官间的运输。该文对参与脯氨酸运输的基因家族成员的表达模式、生理功能及表达调控进行了综述, 以期为脯氨酸运输与积累在植物抗逆方面的研究提供参考。     

盐胁迫下无花果细胞质膜和液泡膜H+-ATPase活性对脯氨酸积累的影响

盐胁迫降低无花果振荡培养细胞培养液pH ,添加质膜H ATPase活性抑制剂Na3VO4 则抑制盐诱导的培养液pH下降 ,表明盐诱导培养液pH下降主要是细胞质膜H ATPase活性增加的结果。NaCl处理提高活体细胞质膜H ATPase活性 ,而降低膜微囊H ATPase活性。培养液中添加Na3VO4 5 0 μmol/L完全抑制盐胁迫下无花果细胞游离脯氨酸积累 ,但添加更高浓度Na3VO4 ,则提高细胞液泡膜H ATPase活性 ,同时Na3VO4 抑制脯氨酸积累的效应下降 ,暗示盐胁迫下无花果细胞质膜和液泡膜H ATPase共同参与细胞质pH调节 ,影响游离脯氨酸积累。     

质膜H~＋－ATP酶在玉米叶片渗透调节中的作用

干早胁迫下,玉米幼叶生长部位质膜Ｈ＋－ＡＴＰ酶活性显著上升,游离脯氨酸、可溶性糖和无机离子亦同时在玉米叶片生长部位大量积累,二者之间呈明显的正相关．质膜Ｈ＋－ＡＴＰ酶的专一性抑制剂Ｎａ３ＶＯ４在干旱胁迫下强烈抑制游离脯氨酸的积累,说明ＰＭＨ＋－ＡＴＰａｓｅ参与了玉米叶片的渗透调节过程．     

NaCl对大米草(Spartina anglica Hubbard)幼苗游离氨基酸成分和脯氨酸含量的影响

用NaCI溶液培养15天的大米草幼苗,脯氨酸积累较双蒸水培养的多。同时随着溶液中NaCl浓度的增高,脯氨酸的积累也增加。用双蒸水和NgCl溶液交替培养的结果表明,大米草幼苗中脯氨酸的含量与溶液的盐度有着密切相关。     

由乳糖发酵短杆菌利用谷氨酸发酵生产L—脯氨酸

以乳糖发酵短杆菌ATCC13870作亲株,经诱变处理,在添加L—谷氨酸(GA)的培养基中筛选L—脯氨酸产生菌。在GA存在下选出了L—脯氨酸的高产菌株TA—20,该菌株的试管培养L—脯氨酸的积累量是:在不添加GA时,