叶面喷施褪黑素对低温胁迫下南瓜幼苗生长和生理特性的影响

以南瓜品种‘永安2号’幼苗为试验材料,采用室内盆栽实验,在叶面喷施不同浓度(0、50、100、150、200和300μmol·L^(-1))褪黑素(MT)后进行低温(10℃/7℃)胁迫处理,考察幼苗生长指标以及相对电导率、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量等抗逆生理指标的变化,初步探讨外源褪黑素缓解南瓜幼苗低温冷害的生理机制。结果表明:(1)在低温胁迫条件下,南瓜幼苗出现叶片萎蔫失水、边缘失绿褪色、向内卷曲等冷害症状;幼苗株高、茎粗、鲜重、干重和壮苗指数等生长指标及叶片相对叶绿素含量均显著降低;叶片相对电导率、MDA含量和O^(-)·_(2)产生速率显著升高50%以上,超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶活性以及可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量也大多显著升高。(2)与低温胁迫处理相比,叶面喷施不同浓度褪黑素后,南瓜幼苗叶片冷害症状均得到不同程度恢复,并以100μmol·L^(-1) MT处理生长状态最好,植株形态表型与对照已没有明显差异;幼苗生长指标以及叶片相对叶绿素含量、6种抗氧化酶活性、3种渗透调节物质含量均不同程度提高,并随着MT浓度升高均先升后降,且均在100μmol·L^(-1) MT处理最高。研究发现,外源褪黑素能通过提高叶片叶绿素含量、增强抗氧化酶活性、增加渗透调节物质积累,显著降低低温冷害造成的膜质过氧化程度,有效减轻低温胁迫对南瓜幼苗的伤害,增强其抵抗低温能力,恢复幼苗的正常生长,且喷施浓度为100μmol·L^(-1)时效果最佳。     

褪黑素调节烟草丁香假单胞菌抗性的功能研究

为分析褪黑素(N-乙酰-5-甲氧基色胺)在植物先天免疫中的功能及调控机理,研究以病原菌丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000,Pst DC3000)—烟草互作系统为模型,检测了病原菌侵染对烟草褪黑素相关基因表达的影响,并探讨了褪黑素对植物叶片病原菌生长以及气孔开度和活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)含量的影响以及调控机理。结果表明:(1)Pst DC3000处理提高了烟草褪黑素合成(NtSNAT1)和受体(NtPMTR1)基因表达,且外源褪黑素处理降低了叶片中的病原菌含量。(2)与野生型植物相比,过表达大豆GmSNAT1基因显著提高了转基因烟草中内源褪黑素含量和NtPMTR1的表达,且转基因烟草叶片中的Pst DC3000菌落数显著下降。(3)外源褪黑素和细菌鞭毛蛋白多肽flg22处理诱导了野生型和转基因烟草保卫细胞中ROS产生和气孔关闭,且转基因植物对褪黑素和flg22诱导的气孔关闭和ROS产生比野生型烟草更加敏感。综上所述,研究表明褪黑素可能通过受体NtPMTR1介导的信号途径促进保卫细胞ROS产生,诱导气孔关闭,从而降低病原菌Pst DC3000的入侵。     

外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化能力以及光合作用效率的影响

紫花苜蓿为多年生豆科优良牧草,土壤盐碱化是其产量的重要限制因素。该研究以‘中苜1号’紫花苜蓿为材料,在盐胁迫浓度和褪黑素浓度筛选试验基础上,设置盐(150 mmol/L NaCl)和褪黑素(30、50、80μmol/L)单独及复合处理,采用水培根灌褪黑素的方法,探究外源褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿幼苗生长特性、膜透性、渗透调节、抗氧化物酶以及光合作用指标的影响。结果表明:(1)紫花苜蓿幼苗生长受到盐胁迫的显著抑制,而在单独褪黑素处理下无显著变化;各浓度褪黑素处理均可有效缓解盐胁迫对紫花苜蓿生长造成的伤害,并以150 mmol/L NaCl+80μmol/L褪黑素处理(NaCl+MT2)效果最佳,其幼苗根长、根鲜重和根干重分别比盐胁迫处理显著增加了34.52%、41.93%和19.61%。(2)盐胁迫显著增加了紫花苜蓿幼苗细胞膜系统的透性和膜脂过氧化程度,NaCl+MT2处理幼苗叶片的相对电导率和MDA含量分别比盐胁迫处理显著降低了27.18%和30.24%,同时使幼苗叶片的相对含水量显著提高,脯氨酸含量却显著降低,表明外源褪黑素有效缓解了盐胁迫下细胞失水危害和细胞膜损伤的程度。(3)NaCl+MT2处理幼苗叶片的POD和SOD活性分别比盐胁迫处理显著提高31.45%和41.41%,其CAT活性却无显著变化,表明外源褪黑素可显著增强紫花苜蓿幼苗叶片POD、SOD活性,提高其活性氧的清除能力,减轻盐胁迫诱导的过氧化伤害。(4)盐胁迫显著抑制了紫花苜蓿幼苗光合作用效率,而NaCl+MT2处理幼苗叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率较盐胁迫处理分别显著增加了30.27%、45.1%、42.15%。研究发现,盐胁迫致使紫花苜蓿幼苗叶片的活性氧积累显著增加,抗氧化物酶活性显著降低,显著降低了其光合作用效率,外源褪黑素通过提高紫花苜蓿的抗氧化能力和光合作用效率来促进幼苗生长,从而增强了紫花苜蓿的耐盐性。     

高脂饮食对小鼠附睾内质网应激的影响及褪黑素的干预作用

目的探讨内质网应激在高脂饮食引起的ApoE基因敲除小鼠附睾损伤中的作用及褪黑素（MT）的干预机制。方法将12只ApoE基因敲除的C57BL／6J雄性小鼠随机分为高脂饮食组及MT处理组。高脂饮食组为ApoE基因敲除小鼠,给予高脂饮食;MT处理组给予高脂饲养外,并MT灌胃。以6只野生型C57BL／6J雄性小鼠作为对照组,给予普通饮食。饲养12w后,取附睾组织制片,HE染色观察附睾的病理学形态,免疫组化检测GRP78和CHOP的表达。结果HE染色显示,高脂饮食组小鼠,附睾上皮细胞形态结构不清,细胞萎缩。对照组和褪黑素处理组小鼠附睾上皮细胞形态结构完整,细胞排列整齐。免疫组化显示高脂饮食组小鼠附睾中GRP78、CHOP表达增强（P〈0．01）。MT处理组和高脂饮食组相比,附睾中GRP78、CHOP表达下调（P〈0．01）。结论内质网应激参与高脂饮食导致的附睾损伤;MT可能通过抑制附睾内质网应激,减轻高脂饮食对小鼠附睾的损伤。     

干旱胁迫下叶面喷施褪黑素对滁菊幼苗生理生化特性的影响

以滁菊品种"金玉"幼苗为材料,通过日光温室内盆栽实验,在中度干旱胁迫条件下(土壤田间持水量的40%),研究叶面喷施外源褪黑素(MT,100μmol·L-1)对滁菊幼苗生长及生理生化特性的影响,探讨提高滁菊耐干旱性的新途径。结果表明:(1)与对照相比,干旱胁迫处理降低了滁菊叶片叶绿素含量、净光合速率和水分利用效率,提高了可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量,而叶片MDA含量和相对电导率显著增加,显著抑制了滁菊幼苗的生长。(2)在干旱胁迫条件下,外源MT可显著提高滁菊幼苗叶片脯氨酸、可溶性蛋白质和可溶性糖的含量,并显著降低了叶片相对电导率和MDA含量,使幼苗保持较高叶绿素含量和净光合速率。(3)与干旱胁迫处理相比,外源MT处理的滁菊地上部和根系干重、鲜重均显著增加。研究发现,外源褪黑素(MT)在一定程度上可通过促进滁菊幼苗渗透调节物质的积累,有效降低干旱胁迫对其细胞膜的伤害,维持其正常的细胞膜功能,保持其较高的光合速率和水分利用效率,从而增加其对干旱环境的适应性。     

基于PI3K/PTEN/AKT信号途径探讨褪黑素对脊髓损伤大鼠突触可塑性的影响

目的:探讨褪黑素对脊髓损伤大鼠突触可塑性的影响及磷脂酰肌醇3-激酶/张力蛋白同源基因/蛋白激酶B(PI3K/PTEN/AKT)信号途径在其中的作用。方法:选择4月龄SPF级雄性SD大鼠48只,将其随机分为对照组(CON)、模型组(SCI)、褪黑素组(MT)和褪黑素受体拮抗剂组(LUZ),每组12只大鼠。对照组大鼠背部切口后缝合,余下各组大鼠使用改良的Allen's法建立T9水平的脊髓损伤模型。模型建立后,褪黑素组及褪黑素受体拮抗剂组每天腹腔注射褪黑素及褪黑素抑制剂,剂量为12.5 mg·kg~(-1)·d~(-1),对照组和模型组每天注射同体积的生理盐水。治疗后第3、7、14、21、28天进行BBB评分,实验结束处死大鼠取胸椎8-10节段脊髓组织,分别采用免疫组化方法测尼氏小体数量及Western Blot检测PTEN、Synapsin、PSD-95、Gap-43、Akt蛋白的表达。结果:与SCI模型大鼠相比,MT给药干预14 d后的SCI大鼠BBB评分及痛觉压力值均明显降低(P0.05),尼氏小体灰度值提高(P 0.05),PTEN、Synapsin、PSD-95、Gap-43、Akt蛋白的表达均显著上调(P 0.05)。结论:MT可能通过激活PI3K/PTEN/Akt信号途径,上调突触可塑性相关蛋白的表达,促进SCI大鼠突触修复。     

褪黑素对慢性脑低灌注大鼠海马齿状回区神经再生的影响

目的:研究褪黑素在慢性脑低灌注(Chronic Cerebral Hypoperfusion,CCH)大鼠模型中对神经再生的作用及机制。方法:使用双侧颈总动脉结扎法(bilateral common carotid artery occlusion,BCCAO)制备大鼠CCH模型,80只雄性的SD大鼠随机分为4组,每组20只:生理盐水治疗假手术组(Sham组)、生理盐水治疗模型组(BCCAO组)、褪黑素(5 mg/kg)治疗模型组(MT1组)、褪黑素(10 mg/kg)治疗模型组(MT2组)。连续腹腔注射褪黑素或生理盐水共4周。利用挖掘实验评估大鼠行为学;使用HE染色观察神经细胞变性及坏死;采取尼氏染色法观察大鼠海马齿状回区神经元损伤情况;利用免疫荧光法测定神经元特异核蛋白(NeuN)、胶质纤维酸性蛋白(Ki67)、双皮质素(DCX)的表达;利用Western Blot法测定大鼠海马区脑源性神经营养因子(BDNF)、酪氨酸激酶B受体(TrkB)含量的表达。结果:和Sham组相比,BCCAO组大鼠挖掘能力明显下降(P0.01),HE和尼氏染色出现神经细胞大量坏死、数量减少,NeuN阳性细胞数增加(P0.01)、Ki67/DCX阳性细胞数无明显增加(P0.05),BDNF、TrkB蛋白含量明显低于假手术组(P0.01)。与BCCAO组相比,MT1组和MT2组大鼠挖掘能力均明显改善(P0.01),HE和尼氏染色显示神经元存活数量增加,MT1组NeuN阳性细胞数增加(P0.05)、Ki67/DCX阳性细胞数增加(P0.05),MT2组NeuN、Ki67/DCX阳性细胞数明显增加(P0.01),MT1组及MT2组BDNF、TrkB蛋白含量明显增加(P0.01)。结论:褪黑素促进了CCH大鼠海马齿状回区神经再生和行为学的改变,其机制可能与激活BDNF-TrkB信号转导通路有关。     

外源褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿抗氧化能力及养分吸收的影响

以黑麦草和苜蓿为对象,分别叶面喷施和根施100 μmol·L^-1的褪黑素溶液,在干旱胁迫下测定了生物量、丙二醛(MDA)含量、相对电导率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性、养分含量(有机碳C、全氮N、全磷P)等指标,研究外源褪黑素对干旱胁迫下植物抗氧化能力及养分吸收的影响。结果表明: 干旱胁迫下,黑麦草和苜蓿的地上、地下生物量显著降低,外施褪黑素能够有效缓解干旱胁迫对黑麦草和苜蓿生长的抑制作用,叶面喷施和根施褪黑素使干旱胁迫下黑麦草的生物量分别增加14.5%和29.6%,苜蓿的生物量分别增加36.6%和49.1%。干旱胁迫下,黑麦草的SOD、POD活性和苜蓿的SOD活性显著降低,外施褪黑素显著提高黑麦草和苜蓿的SOD、POD、CAT活性,减少叶片中MDA的积累,使叶片相对电导率显著下降,抗氧化能力显著提高。干旱和外施褪黑素对黑麦草和苜蓿有机碳含量无显著影响。干旱胁迫下,黑麦草叶片和根中的N、P含量以及苜蓿根中的N含量降低,外施褪黑素提高黑麦草和苜蓿根和叶片中的N、P含量,这表明褪黑素对干旱胁迫下黑麦草和苜蓿的养分吸收有一定的调节作用。施用褪黑素不仅能改善植物的抗氧化能力,还能调节养分吸收以增强植物对干旱胁迫的适应性,而且叶面喷施褪黑素效果好于根施。