超氧化物歧化酶的遗传特征及其在植物抗逆性中的研究进展

超氧化物歧化酶(SOD)是广泛存在于微生物、植物、动物中的一种重要的抗氧化酶,能有效防止活性氧等有害物质对生物体的伤害。本综述从SOD的分类、亚细胞位置、进化关系及其在植物的抗逆性等方面进行了综述,并对SOD未来研究方向进行了展望。     

Ni-SOD模拟物的合成及其SOD活性测定

为研究Ni-SOD活性中心的结构与清除超氧阴离子自由基活性的关系,合成了3个以Ni2+为中心离子的SOD模拟物：Ni(bim)2(gly)2（1）,Ni(bim)3(L-asp)（2）和Ni(bim)3(L-glu)（3）,用元素分析、摩尔电导率、红外光谱和紫外-可见光谱对其进行了表征。此外,用氮蓝四唑(NBT)光还原法测定了模拟物1-3的SOD活性,其IC50值分别为0.25、0.25和0.38 μmol/L。结果表明：3个模拟物均具有相对较高的催化歧化超氧阴离子自由基O2-?的活性。这类SOD模拟物在植物抗逆增产方面有潜在的应用价值。     

黄瓜幼苗在低温下相对电导率 SOD及可溶蛋白含量的变化

在低温下,原生质的透性遭到破坏,膜透性的变化明显出现在外部形态变化之前。植物组织的电导率的变化情况与组织外观受害程度是一致的。电导率作为一个指标已广泛应用于植物抗性生理研究之中。低温等许多逆境能降低活性氧清除剂SOD的活性或含量水平。自从McCord等人报道SOD的酶学特性以来,以SOD为中心的生物活性氧的代谢成为抗逆性研究的热点。为探明相对电导率、SOD活性及可溶性蛋白在低温下的变化规律及相互关系,我们做了这个试验。     

植物抗病中的信号分子研究

综述了近年来在植物抗病中的信号分子研究方面所取得的进展,包括水杨酸、乙烯、茉莉酸、活性氧、一氧化氮、钙离子及其β-氨基丁酸等信号分子诱导植物防卫反应中的作用,同时阐述了水杨酸诱导植物防卫反应的机理以及生物合成途径,并对今后的研究工作进行了展望。     

活性氧在植物抗病反应中的应用

近十几年来活性氧与植物抗病性的关系受到普遍关注,在植物对病原真菌,细菌,病毒侵染早期的识别反应中,活性氧是最快的信号之一。     

西瓜SOD家族基因的鉴定及其对枯萎病菌的响应特征分析

西瓜作为一种重要的园艺作物,极易受到逆境尤其是各种病原菌的侵害,在生产上造成严重的损失。逆境胁迫会诱导植物细胞内活性氧自由基的积累,产生氧化胁迫,影响植物的生长发育。超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)是抗氧化系统的第一道防线,能有效清除活性氧,减轻氧化胁迫从而提高植物对逆境的耐受能力,但还没有研究对西瓜SOD基因进行分离和鉴定。本研究采用生物信息学手段在西瓜基因组中共鉴定到8条ClSOD基因,并对它们基因结构、进化关系、蛋白结构、亚细胞定位、启动子顺式作用原件及表达模式等进行预测和分析。根据蛋白结构和进化分析表明,西瓜SOD蛋白可分为Cu/ZnSODs和Fe-MnSODs两类,进一步分为4个亚族。绝大多数西瓜SOD基因含有多个内含子。利用荧光定量PCR(qRT-PCR)分析发现,西瓜SOD基因具有不同的的时空表达模式。另外,我们从ClSOD基因的启动子上鉴定到许多激素和逆境相关的顺式作用元件。接种尖孢镰刀杆菌后,西瓜抗病品种中大部分SOD基因的表达上调而感病品种中则相反,初步鉴定到一些与枯萎病抗性相关的ClSOD基因。本研究将为西瓜抗病基因的功能鉴定及其调控机理的探究提供科学依据,也为西瓜抗病分子育种提供理论基础。     

Mn-SOD模拟物的合成及其SOD活性

合成了3个新的锰-超氧化物歧化酶(Mn-SOD)模拟物Mn(L-Leu)2(1),Mn(L-Val)2·3/2HCl(2)和Mn(L-Phe)2·HCl(3)(L-Leu=L-亮氨酸,L-Val-L-缬氨酸和L-Phe=L-苯丙氨酸).用元素分析、红外光谱对模拟物进行了表征.并用 NBT 光还原法检测了模拟物的SOD活性.结果表明3个模拟物均具有相对较高的类似于 SOD 催化超氧阴离子自由基(O2·-)歧化活性,抑制率为 50%时配合物的浓度,即一个活性单位值 IC50值分别为 0.311、0.274 和 0.378μmol/L.有望成为具有良好应用前景的新型 SOD 模拟物抗拟增产剂而应用于农业生产中.     

逆境胁迫下植物活性氧代谢及外源调控机理的研究进展

逆境胁迫可使植物活性氧代谢失衡,导致活性氧过度积累,从而对植物造成氧化伤害。而外源调控可以缓解这种逆境伤害。从逆境胁迫及外源调控对植物活性氧代谢机制的影响角度,总结了近年来国内外关于逆境胁迫及外源调控对植物活性氧自由基代谢、细胞膜脂过氧化程度、抗氧化酶活性影响的研究进展。在此基础上指出未来全球变化背景下植物活性氧代谢研究应在分子水平上进一步深入,同时应加强关于CO2、O3等温室气体浓度升高对植物活性氧代谢影响的研究。     

农药胁迫对植物抗氧化系统的研究现状

植物在逆境胁迫下,体内会产生大量活性氧,这些物质会对植物产生毒害作用,而植物本身存在的抗氧化防御系统能清除活性氧保持机体正常生理功能。通过简述植物中活性氧的产生及活性氧对植物的损伤作用,重点论述了农药胁迫对植物抗氧化系统中主要抗氧化酶和抗氧化非酶物质的影响,概括了农药与植物抗氧化系统的关系,提出有待进一步研究的问题。     

稀土元素对酸雨胁迫小麦活性氧清除系统响应的作用

盆栽条件下,就酸雨胁迫下小麦活性氧清除系统的响应及稀土元素作用进行了研究。结果表明：酸雨导致小麦活性氧酶促系统的SOD, CAT, POD酶活性总体水平发生变化。CAT, SOD活性减弱,POD活性增加,致使体内活性氧清除能力减弱,稀土元素的施用增加了CAT, SOD活性水平,削弱了由于酸雨胁迫所导致的POD活性的增加,从而增强了清     

水稻SOD基因家族的全基因组分析及逆境胁迫下表达研究

超氧化物歧化酶(SOD)是植物体内活性氧清除系统中的关键酶。为进一步研究水稻SOD基因家族的特点,利用生物信息学的方法,在水稻全基因组水平上对SOD基因家族进行了基因结构、染色体定位及进化树等方面的分析。结果表明,水稻基因组中共有9个OsSOD基因,包括6个Cu/Zn-SOD、2个Fe-SOD和1个Mn-SOD,可分为2个亚家族。9个OsSOD基因含有5~9个内含子不等,分布在6条染色体上。荧光定量qRTPCR分析表明,在NaCl、干旱、ABA和低温等4种逆境条件下,8个OsSOD基因的表达量会受其中三种胁迫而发生变化。     

植物耐盐相关基因及其耐盐机制研究进展

植物的耐盐性是一个复杂的数量性状,涉及诸多基因和多种耐盐机制的协调作用。本文综述了近年来国内外在植物耐盐分子方面的研究成果与最新进展。Na /H 反向转运蛋白、K 转运体HAK和K 转运的调控基因AtHAL3a、高亲和性K 转运体HKT等通过调控植物体内离子跨膜转运,重建体内离子平衡来抵御盐渍伤害;Δ'-二氢吡咯-5-羧酸合成酶(P5CS)和Δ'-二氢吡咯-5-羧酸还原酶(P5CR)基因、胆碱单加氧酶(CMO)和甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因、1-磷酸甘露醇脱氢酶(mtlD)和6-磷酸山梨醇脱氢酶(gutD)基因以及海藻糖合成酶基因等通过合成渗透保护物质维持细胞的渗透势、清除体内活性氧和稳定蛋白质的高级结构来保护植物免受盐渍胁迫伤害;植物细胞中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、抗坏血酸-谷光苷肽循环中的酶等在清除细胞内过多的活性氧方面起重要作用;水通道蛋白基因与晚期胚胎发生丰富蛋白(LEA蛋白)基因参与多种胁迫的应答,它们与保持细胞水分平衡相关;另外,与离子或渗透胁迫信号转导相关受体蛋白、顺式作用元件、转录因子、蛋白激酶及其它调控序列可以启动或关闭某些胁迫相关基因,使这些基因在不同的时间、空间协调表达,以维持植物正常的生长和发育。本文还在小结中从整体水平上阐述了植物感受盐渍胁迫和其应答的基本分子机理。为植物耐盐机理的进一步研究及培育耐盐植物奠定了理论基础。     

钙对植物耐盐性的影响

概述了盐胁迫下外源钙对植物耐盐性的影响,钙可抑制活性氧物质的生成、保护细胞质膜的结构、维持正常的光合作用,从而提高植物的耐盐性。而且细胞内的钙离子作为第二信使传递胁迫信号,调节植物体内的生理生化反应。     

花青素糖基化、甲基化和酰基化修饰的研究现状

花青素是植物体内重要的次生代谢物。甲基化修饰使花青素的种类从3大类增加到6大类。糖基化和酰基化修饰进一步将特异基团结合在6类花青素不同的位点,丰富了花青素的种类,导致不同植物间花青素组分差异。目前主要通过克隆多种植物中花青素糖基化、甲基化和酰基化修饰酶,研究其遗传调控机理。本研究综述了不同植物中花青素组分差异性是由修饰导致,总结了催化花青素糖基化、甲基化和酰基化反应的多种酶在细胞中修饰的位置,催化作用的位点、添加的基团和产生的影响,以及花青素修饰酶如何催化花青素基础结构与基团发生修饰反应,使得花青素种类丰富、结构稳定、颜色多样并稳定储存在液泡的研究现状。挖掘和鉴定不同植物中花青素相关修饰酶,解析其遗传调控机理,可为花青素的结构优化和功能开发提供参考,为培育出富含花青素的植物提供新的思路。     

保护酶与果蔬成熟衰老的关系

果实成熟衰老与活性氧代谢以及膜脂过氧化作用有关.保护酶系统的SOD、POD和CAT可有效地清除活性氧、自由基,保持体内活性氧平衡.贮藏过程中,果蔬中的SOD、POD、CAT活性会发生变化,且在不同种类果蔬中均表现出各异的变化趋势.     

植物果胶甲酯酶应答病虫抗性与耐铝胁迫的研究进展

不同程度的果胶脱甲基化赋予了细胞壁不同的功能,在细胞发育过程中起重要作用。果胶甲酯酶是一种细胞壁蛋白,主要催化细胞壁中果胶的去甲基化反应,在果胶代谢过程中起关键作用。此外,果胶甲酯酶与植物抗逆性、生长发育机制以及铝胁迫影响植物生长方面密切相关。随着人们生活水平的日益提高,从分子层面对植物进行研究,保障食品安全逐渐成为研究热点。本研究对果胶甲酯酶的两种结构模型、三种作用模式、应答病虫抗性及铝胁迫等方面进行总结,为进一步提高植物PME的表达提供参考。     

温度因子对阿魏菇菌丝抗氧化酶活性的影响

以阿魏菇(NB-1)为液体发酵菌种,25℃培养4 d,5、10、15、20、25℃(对照)处理1.5 d,再于25℃培养2 d,测定菌丝体中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性。结果表明:在低温诱导下,阿魏菇存在着应答反应,随着诱导温度的降低,SOD活性先下降后上升并最终接近于对照水平,CAT活性虽然变化不稳定,但是一直高于对照,阿魏菇凭借较高的SOD和CAT活性使活性氧处于相对较低的水平来抵御低温伤害,可以较好地保护机体少受过氧化氢和活性氧所造成的伤害。     

植物细胞蛋白质氧化及其蛋白质组学研究进展

活性氧（reactive oxygen species,ROS）介导的氨基酸氧化修饰是蛋白质氧化损伤的主要机制之一。综述了植物细胞ROS产生、蛋白质氧化及鉴定、氧化蛋白质组学技术及其在植物中相关应用的研究进展,最后提出了目前植物氧化蛋白质组学所面临的问题并展望其前景。     

果实成熟衰老与保护酶系统的关系

果实成熟衰老与活性氧代谢和膜脂过氧化作用有关。自由基清除剂中SOD、POD、CAT等保护酶系统可以有效地清除活性氧、自由基,保持体内活性氧的平衡,降低膜脂过氧化作用和MDA积累量。SOD、POD、CAT等酶活性的高低可以作为判定果实耐藏性大小的指标和果实成熟衰老的标志。在贮藏过程中,果实的SOD、POD、CAT活性会发生变化,且在不同种类果实中表现出不同趋势。贮藏温度、气体指标等贮藏条件和振动胁迫、冷激、热激、涂膜等处理会影响到SOD、POD、CAT活性的大小,从而影响果实的成熟衰老进程。     

植物细胞程序化死亡响应非生物逆境胁迫反应机理

细胞程序化死亡(programmed cell death,PCD)不仅在植物发育进程中具有非常重要的作用,而且是植物抵御不良环境胁迫的重要方式。本文对植物PCD的主要类型、特征及信号传递途径、植物PCD响应环境胁迫反应的研究进展进行了综述,并对植物PCD如何参与抗逆反应及其意义进行了讨论,为深入研究PCD参与植物环境适应性的机理提供参考。