冷锻炼对甜椒叶片光合作用及其低温光抑制的影响

以冷敏感植物甜椒 (CapsicumannuumL .)抗冷性不同的两个品种为试材 ,利用CIRAS 1光合测定系统和FMS2调制式荧光仪 ,在控温控光条件下分析比较了冷锻炼苗与未经锻炼苗的叶片光合特性、叶绿素荧光参数对温度的响应。结果表明 ,随着温度的降低 ,无论是否经过锻炼 ,低温主要通过抑制碳同化能力来影响光合作用 ,并使光能过剩 ,导致低温光抑制。提高环境CO2 浓度以增强暗反应对光能的利用 ,低温光抑制减轻。 5d的亚适温锻炼过程中甜椒叶片已发生一定程度的光抑制 ,但锻炼苗叶片能在低温下维持较高的光系统II光化学效率(ФPSII)、光化学猝灭系数 (qP)和光适应下光系统II最大光化学效率 (Fv′/Fm)值 ;冷锻炼提高了两品种低温下对光抑制的抗性 ,而且对抗冷品种的作用效果更明显     

快速冷耐受比冷驯化更能提高越冬松针瘿蚊 (Thecodiplosis japonensis)幼虫的耐寒力(英文)

松针瘿蚊以三龄老熟幼虫在浅层土表越冬。本文比较两种温度处理过程 ,快速冷耐受 (rapidcoldhardening)和冷驯化 (coldacclimation)对松针瘿蚊获得耐寒性的能力。发现 3龄越冬幼虫具有一种特殊的生物学现象 -快速冷耐受。当越冬幼虫直接从 2 7℃转入 - 1 5℃ 3小时 ,其存活率仅为 1 7 9% ,然而在 - 1 5℃暴露之前 ,经 4℃ ,2h短暂处理 ,其存活率升高至 40 0 % ,而短时间 (1 5分钟 ) 2 7℃能抑制快速冷耐受的表达。快速冷耐受比冷驯化更能提高越冬松针瘿蚊幼虫的耐寒力。文中还讨论了快速冷耐受和冷驯化提高松针瘿蚊耐寒能力的不同机制     

残基突变对冷休克蛋白热稳定性影响的计算分析研究(英文)

残基突变是提高蛋白质热稳定性最直接有效的方式。在本文中,我们选取一对冷休克蛋白质作为研究对象,其中一个来自嗜温的Bacillus subtilis(Bs-CspB),另一个来自嗜热的Bacillus caldolyticus(Bc-Csp),这两个蛋白质在序列和结构上具有高度的相似性,但两者的耐热能力却相差很大。我们利用全原子模型计算残基突变前后蛋白质的自由能和氨基酸之间相互作用能的变化,分析残基突变对冷休克蛋白热稳定性的影响。通过对比两个蛋白质对应位置上残基的能量,我们成功鉴别出对Bc-Csp的高热稳定性有突出贡献的残基。我们计算了这些残基突变前后,该残基的静电相互作用和范德华相互作用的变化,以分析该残基对Bc-Csp高热稳定性的主要贡献。同时,我们分析了离子键对蛋白质热稳定性的贡献。我们的计算结果和实验结果吻合得很好,关键在于利用该方法可以详细地说明残基突变影响蛋白质热稳定性的根本原因。本文为研究残基突变对蛋白质热稳定性的影响提供了一种计算思路和方法,并有助于设计具有高耐热能力的蛋白质。     

老年猫视皮层细胞对刺激反应的对比敏感度下降伴随皮层内抑制作用减弱(英文)

对人类和动物的心理学研究证实,老年个体的视觉对比敏感度相对青年个体显著下降。为揭示其可能的神经机制,采用在体细胞外单细胞记录技术研究青、老年猫(Felis catus)初级视皮层(primary visual cortex,V1)细胞对不同视觉刺激对比度的调谐反应。结果显示,老年猫V1细胞对视觉刺激反应的平均对比敏感度比青年猫显著下降,这与灵长类报道的研究结果相一致,表明衰老影响视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度是灵长类和非灵长类哺乳动物中普遍存在的现象,并可能是介导老年性视觉对比敏感度下降的神经基础。另外,与青年猫相比,老年猫初级视皮层细胞对视觉刺激的反应性显著增强,信噪比下降,感受野显著增大,表明衰老导致的初级视皮层细胞对视觉刺激反应的对比敏感度下降伴随着皮层内抑制性作用减弱。     

大白菜一个冷相关基因的分离与逆境诱导表达(英文)

以冷处理的大白菜幼叶为材料,采用RT-PCR技术获得1条新的冷相关基因序列(BpCOR,GenBank登录号DQ491005)。该基因编码129个氨基酸的亲水多肽,预测其N端含有叶绿体转运肽序列。多序列比对显示,Bc-COR蛋白与拟南芥及其它植物COR具有较高的相似性。Northern杂交结果显示BcCOR基因能被冷处理强烈诱导表达,而被脱水和盐处理弱诱导;在冷处理下,BcCORmRNA在根中的积累量低于叶片,光照能显著加强该基因在叶片中的表达。研究表明,BcCOR基因可能在大白菜抵抗冷胁迫和其它非生物胁迫的过程中具有重要的作用。     

基于子图模式的巨强连通体局域结构特征(英文)

对代谢网络的"蝴蝶结"结构进行研究吸引了众多科研人员的关注。当前,基于复杂网络理论的全局拓扑结构特征已经被广泛用于研究这种"蝴蝶结"结构的组织原则,然而基于局域结构特征的研究相对较少。本文分析了10种有机物代谢网络及其相应的巨强连通体部分的网络模体(即频繁的子图)。结果显示代谢网络及其相应的巨强连通体部分的网络模体非常相似,这从局域结构特征的角度论证了代谢网络巨强连通体部分的重要性。     

冷应激小鼠十二指肠5-羟色胺免疫活性细胞的免疫组织化学研究(英文)

采用ABC(avidin-biotin-peroxidase complex)免疫组织化学方法,观察冷应激小鼠十二指肠内5-羟色胺免疫反应阳性(5-HTIR)细胞的形态、分布位置及数量。结果显示:冷应激小鼠十二指肠内5-HTIR细胞主要分布于肠上皮细胞间,细胞形态多样,除圆形和锥形外,还具有条形和梭形。冷应激小鼠十二指肠内5-HTIR细胞数量(3.83±1.29)与对照组小鼠十二指肠内5-HTIR细胞数量(2.37±1.10)有显著差异(P=0.000)。分析表明,冷应激对小鼠十二指肠5-HTIR细胞的分布具有一定影响。     

驯化对始红蝽(Pyrrhocoris apterus)耐寒能力的影响及越冬适应策略

为阐明越冬期间始红蝽应对低温胁迫的耐寒策略及其影响因素,从生理生化水平探讨始红蝽成虫的耐寒能力,逐月测定了12月至翌年3月始红蝽低温驯化前后的过冷却点、低温存活率、LT_(50)以及始红蝽体内耐寒物质含量。结果表明,越冬期间始红蝽自然种群过冷却点最低为(-14.01±0.53)℃,-5、-10℃驯化30min后的始红蝽过冷却点最低降至为(-19.32±0.86)℃、(-25.56±1.09)℃。0℃驯化30min后暴露于-5、-10、-15℃1h的最高存活率依次为100%、39.1%±8.6%、10%;始红蝽自然种群LT_(50)最低为-8.53℃,0℃驯化后降至-9.21℃。越冬期间雌雄始红蝽体内自由水/结合水比值和游离蛋白质含量先下降后上升,12月达到最大值,雌雄分别为144.50±26.22和140.32±21.92,(15.81±0.10)mg/g和(15.47±0.01)mg/g;脂肪、海藻糖和甘油含量先上升后下降,2月达到最大值,雌雄脂肪含量分别为(16.33±0.48)mg/g和(13.15±1.32)mg/g,海藻糖含量分别为(11.98±0.01)mg/g和(10.88±0.02)mg/g,甘油含量分别为(14.74±0.01)mg/g和(15.06±0.03)mg/g。研究证明,低温驯化后始红蝽的过冷却点和LT_(50)明显降低,低温存活率显著提高,越冬期间始红蝽可通过调整体内抗逆物质含量以增强虫体耐寒能力。     

热锻炼对高羊茅(Festuca arundinacea)和多年生黑麦草(Lolium perenne)抗高温能力的影响

夏季高温胁迫已成为限制冷季型草坪草生长和发育的一个主要问题.以两种耐热性不同的冷季型草坪草高羊茅和多年生黑麦草(前者较耐热)为材料,经过3d 30℃的热锻炼预处理后,分别在38、42、46℃的高温下处理14h.在这些高温条件下,研究了经过热锻炼预处理的高羊茅和多年生黑麦草叶片膜脂过氧化、抗氧化剂含量以及叶绿体超微结构的变化.结果表明:(1)热锻炼提高了高羊茅和多年生黑麦草的耐热性,显著缓减了高温条件下两种草坪草叶片膜脂过氧化程度的加剧,降低了叶片过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子(O2)的产生速率.(2)高温条件下,热锻炼使高羊茅和多年生黑麦草叶片中抗氧化剂抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量下降程度有所缓减.(3)热锻炼减轻了高温胁迫对高羊茅和多年生黑麦草叶片叶绿体超微结构的损伤.这些结果说明热锻炼能够减轻高温对草坪草叶绿体的伤害可能与其在高温胁迫下和对照相比具有较高的抗氧化剂含量有关,这也可能是冷季型草坪草对高温的适应机制之一.     

脱水素在植物低温胁迫响应中的作用

脱水素(dehydrin)是一类胚胎发育后期丰富蛋白(LEA.late embryogenesis abundant proteins),含有富含赖氨酸的K片段,属于具有高度热稳定性的亲水性蛋白,在植物脱水条件下能保护细胞内蛋白质和膜结构免受破坏.低温胁迫下,耐低温植物细胞内部会发生一系列的生理生化反应来抵御低温所造成的伤害.很多研究表明植物脱水素的表达和积累与多种双子叶植物(包括草本和木本植物)以及冬季栽培的禾本科植物品种(特别是小麦和大麦)的耐低温能力密切相关.本文对近年来国内外关于脱水素的结构、功能以及内源ABA(abscisie acid)含量、拟南芥CBF(C-repeat binding factor)同源转录激活因子、春化基因、光周期信号等对脱水素基因的表达调控机制进行综述.     

Cold Hardening of Meloidogyne hapla Second-stage Juveniles

The effect of previous exposure to low temperatures on freezing tolerance was determined for second-stage juveniles of Meloidogyne hapla. Juveniles in 5% polyethylene glycol 20,000 were exposed to 0-24 C for 12-96 hours, and then freezing tolerance was assessed by freezing samples at -4 C for 24 hours, thawing, and determining survival. Freezing tolerance was inversely related to prefreeze temperatures of 4-24 C. Prefreeze exposure to 4 C resulted in fourfold greater freezing tolerance than did exposure to 24 C. Mortality occurred during prefreeze exposure to 0 C. Most of the increase in freezing tolerance at 4 C occurred during the first 12 hours. In soil, prefreeze exposure to 4 C resulted in greater freezing tolerance than did prefreeze exposure to 24 C.     

茶树冷诱导基因的AFLP筛选及其表达分析

以中小叶茶树良种舒茶早和云南大叶种73-11为材料,于4℃低温处理4 d后,采用AFLP技术筛选出冷诱导下茶树差异表达基因并进行分析.结果显示,实验共获得41个差异片段(TDFs),其中舒茶早产生19条差异条带,73-11产生38条差异条带,两品种共有条带16条.所获得的差异片段按功能可划分为4类,即信号传导蛋白、转录因子、基础代谢相关蛋白、抗逆蛋白质,此外还有一些假设蛋白质以及未知蛋白.利用qRT-PCR对Kh1、Kh3和Kh11差异片段进行验证,结果显示这3个片段均被低温诱导,表达量上升.研究表明,茶树在低温胁迫下的逆境反应非常复杂,涉及多种代谢过程中的众多基因,而且大叶种比中小叶种对低温反应更为敏感.     

越冬过程中花椒抗寒性与组织水和渗透调节物质的变化

花椒越冬过程中的抗寒性经历了弱抗寒性时期（11月初以前的时期）、抗寒性增强期（11月初至翌年1月初）、抗寒性最强期（翌年1月份）和抗寒性减弱期（翌年2月初以后）等4个时期。花椒的束缚水与自由水比值、可溶性糖和可溶性蛋白的含量与抗寒性显著相关,而脯胺酸含量与抗寒性相关性不显著。花椒可通过增加束缚水与自由水之间比值、可溶性糖和可溶性蛋白的含量来提高抗寒性,以适应低温环境。     

6个棉花品种幼苗对低温胁迫的响应

4 ℃低温条件处理6个不同熟性棉花品种幼苗,测定供试材料叶片中SOD活性、POD活性、超氧阴离子含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、MDA、相对电导率以及根系活体染色等8项指标,比较不同棉花品种苗期抗冷性差异.对测定指标进行综合评价结果显示：4 ℃低温胁迫1 d后,6个品种耐冷性由强到弱依次为中50＞N203＞N52＞K-1＞N181＞N177;4 ℃低温胁迫2 d后,耐冷性顺序为中50＞N177＞N52＞K-1＞N203＞N181;4 ℃低温胁迫3d后N52＞中50＞N203＞K-1＞N177＞N181.各生理指标综合评判结果为早熟品种中50和N52耐受性较强.     

CBF:平衡植物低温应答与生长发育的关键

低温是影响植物生长发育以及植被分布的重要环境因子。目前,低温信号研究中比较清楚的是CBF依赖的低温信号途径。该文总结了近年来有关CBF的研究成果,详细介绍了CBF家族成员在植物耐寒性中的重要作用,着重分析与讨论CBF介导的低温调控网络及一系列复杂调控机制。理解CBF的复杂作用机制有助于了解植物中CBF介导的冷信号如何平衡耐寒性与生长发育,进而有助于耐寒作物的培育。     

Rearrangement of the Cytoskeleton in Triticum aestivum Cells during Cold Hardening and after Treatment with Abscisic Acid

Immunocytochemical study of the basic characteristics of the tubulin and actin cytoskeleton (total content, orientation, structure, and stability) was performed for various root zones of the seedlings of winter wheat cultivars contrasting in their freezing tolerance. Plant cold hardening (3°C, 7 days) and ABA treatment (30 M, 3 days) increased the stability of tubulin microtubules (MT), that is, reduced the depolymerizing action of oryzalin in vivo. However, the mechanisms of hardening and ABA stabilizing action on the cytoskeleton were different: low temperature enhanced spatial MT aggregation and resulted in the formation of a dense network of thick MT bundles, whereas ABA reduced the content of tubulin components and induced microfilament (MF) depolymerization. Most pronounced temperature- and ABA-induced cytoskeleton changes were observed in the differentiation zone, which indicates an important role of this root zone in plant adaptation and development of root freezing tolerance. Low temperatures reduced the hormonal effect on the structural arrangement and stability of MT and MF in wheat cultivars of high and moderate freezing tolerance but increased hormonal effects in the slightly tolerant cultivar. MF depolymerization and an increase in the proportion of stable MT are supposed to be a necessary condition for seedling growth retardation after their treatment with ABA and for seedlings at the initial phase of their adaptation to low temperature. At the final phase of cold hardening, some growth acceleration is evidently determined by the accumulation of highly labile MT and greater actin polymerization.     

3种番荔枝属植物对低温胁迫的生理响应及抗寒性评价

选取凤梨释迦Annona×atemoya、圆滑番荔枝A.glabra、刺果番荔枝A.muricata等3种番荔枝属2年生苗进行低温胁迫处理,并以自然状态下生长为对照,测定可溶性总糖、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量,以及过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性。通过对抗寒性生理指标对比分析,得出3种番荔枝抗寒能力强弱顺序为刺果番荔枝>圆滑番荔枝>凤梨释迦。     

茶树钙调素基因CsCaMs的克隆及其低温胁迫下的表达分析

钙调素(CaM)是植物钙离子信号通道的主要参与者,参与低温胁迫下多种植物的抗寒生理作用。本研究根据钙调素基因相关表达序列标签(EST)序列,借助RACE-PCR技术,获得CsCaM1和CsCaM2两条cDNA全长序列,GenBank登录号分别为KT238971和KT238972,长度分别为693 bp和841 bp,均包含450 bp的完整开放阅读框(ORF),编码149个氨基酸,两条氨基酸序列仅一个氨基酸有差异,且均含有4个植物CaM家族的共同特征手型结构EF(EF-hand)。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析CsCaMs在茶树低温胁迫下各种处理中的表达模式。结果表明,CsCaMs无组织表达特异性,低温胁迫处理和CaCl2均能诱导CsCaMs的表达,而钙调素拮抗剂W7与钙离子通道抑制剂LaCl3则会抑制其表达。本研究结果对阐明茶树抗寒性的分子机理有一定理论意义,为茶树的抗寒性育种提供参考。     

Ultrastructural Distribution of DNA within Plant Meristematic Cell Nucleoli during Activation and the Subsequent Inactivation by a Cold Stress

We have investigated the precise location of DNA within the meristematic cell nucleolus ofZea maysroot cells andPisum sativumcotyledonary buds, in the course of their activation and induced inactivation following a subsequent treatment at low temperature. For this purpose, we combined the acetylation method, providing an excellent distinction between the various nucleolar components, with thein situterminal deoxynucleotidyl transferase-immunogold technique, a highly sensitive method for detecting DNA at the ultrastructural level. In addition to the presence of DNA in the condensed chromatin associated with the nucleolus, we demonstrated that a significant label was detected in the nucleolus of quiescent cells in both plant models. Evident labels were also found in the dense fibrillar component of actived nucleoli. Whereas in inactivated nucleoli no significant label was observed within the dense fibrillar component, an intense label was seen over the large heterogeneous fibrillar centres only during inactivation. The granular component was never significantly labelled. These results appear to indicate that the DNA present in the dense fibrillar component of activated nucleoli withdraws from this structure during its inactivation and becomes incorporated in the large fibrillar centres. These observations suggest that in plant cells inactivation of rRNA genes is clearly accompanied by changes in the conformation of ribosomal chromatin.