干旱高温复合胁迫下sHSPs基因在不同耐旱性玉米中的表达差异及其对ABA和H2O2的响应

以4个玉米(Zea mays L.)品种——‘郑单958’(耐干旱)、‘浚单20’(耐高温)、‘隆玉602’(耐干旱高温复合胁迫)和‘驻玉309’(对3种胁迫均敏感)为实验材料,分别采用脱落酸(ABA)及其抑制剂氟定酮(F)、H2O2及其清除剂碘化钾(I)和丙酮酸钠(P)预处理,探讨干旱高温复合胁迫下小热休克蛋白(sHSPs)在不同耐旱性玉米品种中的表达以及ABA和H2O2对其表达的影响。结果显示:(1)高温、干旱高温复合胁迫诱导的sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6个sHSPs基因表达增加量明显高于干旱和对照。(2)在6个sHSPs中,sHSP17.2基因仅在‘郑单958’中表达;sHSP16.9、sHSP17.4和sHSP26基因在‘隆玉602’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中表达增量最低;sHSP17.5和sHSP22基因在‘郑单958’中表达增加量最高,在‘驻玉309’中最低。(3)ABA、F、I和P预处理后,对干旱高温复合胁迫诱导的6个sHSPs基因表达增加量仅有略微影响,但显著影响了sHSP26的蛋白表达。研究表明,sHSPs在不同耐旱性玉米品种中的表达存在显著差异,ABA和H2O2仅稍微提高了sHSPs基因表达,但显著提高了sHSP26蛋白表达,这些结果为进一步研究植物在多胁迫条件下耐逆机理奠定了基础。     

水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2机理

通过组织化学染色、电镜观察、酶活性分析对水分胁迫诱导玉米叶片质外体产生H2O2进行了研究。结果表明:水分胁迫能够诱导玉米叶片内源ABA的积累,ABA参与了水分胁迫诱导的玉米叶片H2O2的产生,质膜NADPH氧化酶、细胞壁过氧化物酶(POD)以及质外体多胺氧化酶(PAO)是水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2的来源,其中质膜NADPH氧化酶是主要来源;内源ABA的积累参与了水分胁迫激活的质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD和质外体PAO活性的提高。研究认为,水分胁迫诱导玉米细胞在质外体产生H2O2可能是由于水分胁迫下内源ABA的积累通过激活质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD以及质外体PAO的活性而实现的。     

二甲基联苯胺检测植物叶片中H2O2方法的改良

对原二甲基联苯胺(3,3-diaminobenzidine,DAB)为染色剂检测植物叶片H2O2的组织化学方法进行改良研究。结果表明,与原方法相比,改良后的方法主要是在染色后不用体积分数为95%乙醇脱色,而用2%戊二醛 4%多聚甲醛溶液对1cm2左右叶片片段进行固定,固定24h后用冰冻切片机切成12μm薄片,显微镜下观察并拍照。用改良DAB方法对玉米叶片进行观察,结果显示,在水分胁迫4h时,玉米叶片的主脉及叶肉细胞叶绿体上均可观察到H2O2的积累,而原DAB方法观察不到叶肉细胞叶绿体上的H2O2积累。进一步用CeCl3染色的细胞化学方法验证,其结果与改良后的组织化学方法研究结果一致。研究表明,改良后的组织化学方法优于原方法,而且对植物组织中H2O2的化学定位可靠。     

光氧化胁迫条件下叶绿体中活性氧的产生、清除及防御

活性氧(ROS)具有双重作用,高浓度引起细胞损伤,低浓度起保护作用。在光氧化胁迫条件下,光合作用高能态的反应与O2丰富供应使叶绿体成为活性氧丰富的来源。当ROS的积累超过抗氧化剂防护系统清除能力,叶绿体及细胞不可逆的光氧化损伤就会出现。而高等植物的质粒是半自主的细胞器,有它们自己的基因组学及转录、翻译机制来控制ROS生成、保护光合作用机构免受光氧化损伤。因此,本文就光氧化胁迫期间,叶绿体中ROS的乍成、功能与防护机制进行了综述。     

水分胁迫积累的ABA诱导抗氧化防护系统的信号级联

水分胁迫是限制植物生长发育的主要胁迫因子之一。植物通过感受刺激,产生和传递信号、启动多种防御机制对水分胁迫做出响应和适应。脱落酸(ABA)作为一种重要的植物体内胁迫激素,参与了许多这样的反应。研究表明,ABA增强植物水分胁迫的忍耐力与ABA诱导的抗氧化剂防护系统有关;且细胞溶质Ca2 ([Ca2 ]i)、活性氧(ROS)等许多第二信使参与了ABA诱导的信号转导过程。本文就这些信号分子在水分胁迫积累的内源ABA诱导的抗氧化剂防护系统中的作用作一综述。     

作物花粉高温应答机制研究进展

随着全球气候变暖加剧, 农作物面临更加严峻的高温威胁。高温胁迫影响作物生长发育各个阶段, 其中花粉发育过程对高温胁迫最为敏感, 因此花粉高温应答机制成为当前植物学研究热点。研究表明, 花粉可以通过质膜上的钙离子通道、内质网中的未折叠蛋白反应、活性氧积累以及H2A.Z等机制感知高温胁迫, 并通过调控热激蛋白表达、糖代谢、激素水平及活性氧清除能力适应高温胁迫。该文从高温对花粉发育的影响、花粉高温胁迫应答机制以及花粉高温胁迫研究的实验设计等方面进行综述, 旨在为相关研究提供借鉴。     

H2O2和ABA对干旱高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs表达的影响

以玉米脱落酸(ABA)缺失突变体vp5及其野生型Vp5的叶片为材料,分别采用ABA、碘化钾(H2O2清除剂)、钨酸钠(ABA抑制剂)预先处理,对干旱+高温复合胁迫下玉米叶片小热休克蛋白(sHSPs)基因表达进行研究,以确定H2O2和ABA对干旱+高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs基因表达的影响。结果显示:(1)与对照和干旱相比,高温、干旱+高温复合胁迫显著诱导了sHSP16.9、sHSP17.2、sHSP17.4、sHSP17.5、sHSP22和sHSP26等6种sHSPs的表达。(2)H2O2清除剂KI和ABA抑制剂钨酸钠预处理,仅略微抑制高温、干旱+高温复合胁迫诱导的6种sHSPs表达。(3)与未用100μmol/L ABA预处理的vp5相比,100μmol/L ABA预处理仅略微提高了高温、干旱+高温复合胁迫诱导的6种sHSPs的表达水平。研究表明,在干旱+高温复合胁迫条件下H2O2和ABA参与了干旱+高温复合胁迫诱导的玉米叶片sHSPs表达,但并无显著影响,暗示了H2O2和ABA不是干旱+高温复合胁迫诱导sHSPs表达的重要调控因子。     

ABA对玉米响应干旱胁迫的调控机制

玉米(Zea mays L.)在生长期常常受到干旱的胁迫,而脱落酸(ABA)调节的生长响应是植物对逆境信号的一个基本反应. 本文对近年来国内外有关ABA提高玉米抗氧化防护系统,保护细胞免受氧化损伤,增加可溶性渗透剂(如脯氨酸)维持细胞内的水分,以及与其它激素相互作用影响玉米器官发育等的研究进展进行综述,以了解ABA调控玉米根系、叶片和籽粒的耐旱机理.     

玉米细菌性枯萎病菌改良Dot-ELISA检测研究

通过激光切割技术加工出硝酸纤维素膜小圆片并粘贴在已打孔的塑料胶条上,制成包含8个圆片的NCM条(NCM test strip),进一步在NCM条上建立了玉米细菌性枯萎病菌的Dot-ELISA检测方法.研究发现,在NCM圆片上的Dot-ELISA检测灵敏度与点样量密切相关,采用10 μL/点的加样量比通常的1 μL/点可提高检测灵敏度10-100倍;间接Dot-ELISA的检测灵敏度是双抗夹心dot-ELISA的10倍,该结果进一步在微孔板ELISA的检测中得到证实.玉米细菌性枯萎病菌的改良Dot-ELISA检测是一种较为灵敏、快速、稳定、规范的实验方法,为进一步研究该病菌的微流控芯片斑点免疫检测方法奠定了前期工作基础.