盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca2 对NaCI胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K 通道的影响.结果表明,100 mmol L-1NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L-1CaCl2显著抑制.为探讨盐胁迫下Ca2 对K 和Na 跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K 电流发现,在100 mmol L-1NaCl胁迫下,加入10 mmol L-1CaCl2胞外处理,显著抑制质膜K 内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L-1La3 (Ca2 通道抑制剂)缓解.非盐胁迫下,10 mmol L-1CaCl2胞外处理也能显著抑制质膜内向K 通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L-1La3 并不能被缓解.用H2O2专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H2O2含量变化显示,在100 mmol L-1NaCl盐胁迫下,10 mmol L-1CaCl2处理明显诱导H2O2在保卫细胞中积累;100 mmol L-1NaCl和10 mmol L-1CaCl2单独处理并不能诱导H2O2积累.推测Ca2 在盐胁迫下可能先诱导H2O2在胞内积累,进而激活质膜Ca2 通道,迅速提高胞内Ca2 浓度以抑制Na 通过质膜K 通道跨膜内流,同时调节Na 外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失.上述结果将为Ca2 调控作物抗盐机制研究提供新的思路.     

燕麦对碱胁迫的阳离子响应机制

以耐碱性燕麦品种Vao-9和碱敏感性品种白燕5号为试验材料,采用盆栽法,用25、50、75、100 mmol L^-1碱浓度(Na₂CO₃和NaHCO₃按摩尔比1∶1混合)进行短期(14 d)和长期(28 d)胁迫处理,观测两品种根、茎、叶中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺吸收及分配特点,并从离子平衡吸收与分配角度,探讨燕麦对碱胁迫的生理适应机制。胁迫处理14 d后,燕麦体内Na⁺增加,K⁺下降,Ca²⁺和Mg²⁺变化不大,且两品种间各器官中4种离子的分配比例差异不显著。胁迫处理28 d后,两品种各器官中Na⁺增幅较大,K⁺、Ca²⁺和Mg²⁺降幅较大。Vao-9植株体内Na⁺、Ca²⁺含量大于白燕5号,但K⁺、Mg²⁺含量与白燕5号无显著差异,但两品种间各器官中4种离子的分配特点不同;当胁迫浓度达到100 mmol L^-1时,与白燕5号相比,Vao-9叶片中少分配5.9个百分点Na⁺,多分配13.5个百分点K⁺、28.9Ca²⁺、10.9Mg²⁺,茎中多分配5.4个百分点Na⁺,少分配9.8个百分点K⁺,根中少分配28.9个百分点Ca²⁺、10.9Mg²⁺,因而Vao-9叶片中Na⁺ /K⁺、Na⁺ /Ca²⁺、Na⁺ /Mg²⁺值较白燕5号低。可见,燕麦通过提高阳离子选择吸收及器官分配能力以适应碱胁迫。     

干旱胁迫下一氧化氮对小麦离体根尖离子吸收的影响

为阐明干旱胁迫下一氧化氮(NO)对植物的保护机制,利用干旱敏感性不同的3个小麦(Triticum aestivum L.)品种的离体根尖,比较了NO对干旱胁迫的响应及其对离子吸收的影响。在干旱胁迫下, 耐旱品种陇春8139根尖中大量产生NO, K⁺和Ca²⁺被大量吸收, 而Cl^-1被排出体外, 质膜H⁺-ATPase活性升高; 而干旱敏感品种甘麦8和定西24的根尖中NO、离子含量和质膜H⁺-ATPase活性的变化呈相反趋势。NO供体硝普纳(SNP)处理使3个品种根尖中的K⁺和Ca²⁺含量增加,Cl^-1含量下降,并能提高质膜H⁺-ATPase活力;NOS抑制剂N^ω-nitro-L-arginine(LNNA)和NO清除剂2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-imidazoline-1-oxyl- 3-oxide(PTIO)能够逆转这一效果。Na⁺含量在所有处理下都没有明显变化。试验结果证明,NO能够通过调节质膜H⁺-ATPase活力影响植物对离子的选择吸收,从而提高耐旱性。     

盐胁迫条件下外源Ca2+对蚕豆气孔运动及质膜K+通道的调控

研究了Ca²⁺ 对NaCl胁迫下蚕豆气孔运动及质膜K+通道的影响。结果表明,100 mmol L^-1 NaCl可明显诱导气孔开放,该现象可被10 mmol L^-1 CaCl₂ 显著抑制。为探讨盐胁迫下Ca²⁺对K⁺和Na⁺跨膜运输的调控机制,我们利用膜片钳技术记录全细胞K⁺ 电流发现,在100 mmol L^-1 NaCl胁迫下,加入10 mmol L^-1 CaCl₂胞外处理,显著抑制质膜K+内向及外向通道电流,这种抑制可被1 mmol L^-1 La³⁺ (Ca²⁺通道抑制剂)缓解。非盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 胞外处理也能显著抑制质膜内向K⁺通道,但明显激活其外向通道,加入1 mmol L^-1 La³⁺并不能被缓解。用H₂O₂专一的荧光探针二氯荧光素二乙酸酯(H2DCF-DA)单细胞分析保卫细胞内H₂O₂含量变化显示,在100 mmol L^-1 NaCl盐胁迫下,10 mmol L^-1 CaCl₂ 处理明显诱导H₂O₂在保卫细胞中积累;100 mmol L^-1 NaCl和10 mmol L^-1 CaCl₂单独处理并不能诱导H₂O₂积累。推测Ca²⁺在盐胁迫下可能先诱导H₂O₂在胞内积累,进而激活质膜Ca²⁺通道,迅速提高胞内Ca²⁺浓度以抑制Na⁺通过质膜K⁺通道跨膜内流,同时调节Na⁺外流,两种效应共同作用促使气孔关闭,减少盐胁迫下水分的过度散失。上述结果将为Ca²⁺调控作物抗盐机制研究提供新的思路。     

盐渍土壤生境中大果沙枣成年树离子吸收、运输和分配特征研究

为揭示盐渍土壤中大果沙枣(Elaeagnus angustifolia Linn.)树体矿质离子分布规律,保障大果沙枣高效种植和丰产栽培,以不同盐度土壤中生长的成年大果沙枣树为材料,测定并分析了其根、枝、叶中Na⁺、K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的吸收、运输和分配特征。结果表明：盐土土壤环境中,大果沙枣叶片对Ca²⁺和Mg²⁺具有较强的选择吸收能力,低盐（I~II级）土壤环境中,叶内Na⁺含量明显上升,而至高盐（III~IV级）中,根部对Na⁺的吸收量明显高于枝和叶。随着林地土壤盐度的升高,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺在枝部和叶部的积累量明显增大,矿质离子由根部向枝、叶部运输的能力在I~III级盐度土壤环境中逐渐增大,并在IV级盐度土壤环境中受抑。同时,根和枝中K⁺/Na⁺和Mg²⁺/Na⁺值均是先增大后减小,叶中K⁺/Na⁺、Mg²⁺/Na⁺变幅较小,根和叶中Ca²⁺/Na⁺变幅较大。大果沙枣成年树的盐适应机制主要是通过根对Na⁺的聚积作用,叶对K⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的选择性吸收能力增强来实现的,同时也与枝中相对稳定的K⁺、Na⁺、Mg²⁺和Ca²⁺的选择性运输能力有关。     

褪黑素通过H2O2调控盐胁迫下小豆Na+/K+平衡机制

为探究褪黑素对盐胁迫下小豆幼苗生长发育的影响，以保红876为材料，设置4个处理：CK(清水)、S(60 mmol/L NaCl)、MT(50μmol/L褪黑素)和S-MT(60 mmol/L NaCl和50μmol/L褪黑素),并分析了小豆幼苗生长指标、光合指标、矿质元素离子含量和抗氧化酶活性的变化。结果表明，在盐胁迫条件下，较CK处理，小豆幼苗的生长受到明显抑制，叶绿素含量、净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)和胞间CO₂浓度(Ci)显著降低；叶、茎中Na⁺含量显著上升，叶片中Ca²⁺含量显著上升而Mg²⁺含量则显著下降，豆苗Na⁺/K⁺比值显著增加；MDA和H₂O₂含量显著上升，破坏了膜脂选择透性。盐胁迫下施加褪黑素后，较S处理，显著提高了豆苗株高、叶面积和生物量，总根长显著增加；同时提高了叶绿素含量、叶片Pn、Tr和Ci;叶、茎中Na⁺和K⁺含量...     

盐胁迫对花生幼苗离子动态及耐盐基因表达的影响

不同花生品种的耐盐能力各有差异,本研究以耐盐花生品种花育25 (Huayu 25,HY25)和盐敏感品种花育20(Huayu 20,HY20)为材料,利用非损伤微测技术,测定盐胁迫下花生幼苗根尖中Na⁺、K⁺、Ca²⁺、NH₄⁺、NO₃^–、Cl^–的流速;并同期检测了幼苗的生长性状、主要耐盐基因的表达及渗透调节物质(可溶性糖、脯氨酸)含量的变化,以明确花生的耐盐能力与离子吸收、转运及抗逆调控的关系。结果表明:(1)盐胁迫下Na⁺内流减弱,外排速率增加,K⁺内流提高,但是相对而言,HY25的Na⁺外排速率及K⁺内流速率均高于HY20,表明HY25通过排Na⁺保K⁺提高耐盐性;(2)盐胁迫促进Ca²⁺迅速内流,并且耐盐品种比盐敏感品种Ca²⁺内流...     

水分胁迫及复水条件下外源Ca2+对玉米幼苗根系水力导度及生长的影响

利用10%PEG-6000模拟–0.2 MPa的水分胁迫,研究了外源Ca²⁺(在1/2 Hoagland营养液中添加10 mmol L^-1 CaCl₂)对水分胁迫7 d后及复水2 d,玉米幼苗整株根系水力导度(Lp_r)、根系生长及叶水势(ψ_w)的影响。结果表明,正常水分条件下,外源Ca²⁺处理降低了Lp_r,但对叶水势无影响;水分胁迫条件下,外源Ca²⁺显著提高了Lp_r、叶水势,减缓了水分胁迫对植物的伤害;复水1 d,两种钙水平下Lp均无明显恢复,但Ca²⁺处理的Lp_r显著高于对照,而叶水势无显著差异且均能恢复至正常供水时的水平;复水2 d,Ca²⁺处理的Lp_r即能恢复至正常供水时的水平,对照仅恢复为正常供水时的59.06%。进一步用HgCl₂检测表明,正常水分条件下外源Ca²⁺对水通道蛋白(AQP)活性没有影响;而水分胁迫下,外源Ca²⁺提高了AQP活性,对照AQP活性下降,说明水分胁迫时外源Ca²⁺促进了水分跨膜途径运输;复水2 d,外源Ca²⁺处理AQP活性恢复至正常供水时的水平,对照AQP活性未能恢复。另外,外源Ca²⁺处理减缓了水分胁迫对植物生长发育的抑制作用,促进了复水时侧根发育,增加根系吸水面积,为植株迅速恢复供水提供了形态学基础,增加了复水后的补偿效应。     

胞内钙库对小麦叶锈菌侵染之过敏反应的影响

使用影响胞内Ca²⁺库和钙通道的药物预注射小麦叶片,观察其对小麦受叶锈菌侵染诱发的过敏反应(HR)的影响。结果表明,对小麦叶片预注射不同浓度的胞内Ca²⁺螯合剂(BAPTA-AM)后接种叶锈菌小种260,随着注射药物浓度的增高,寄主细胞发生HR的面积逐渐减小。而注射胞内Ca²⁺激活剂(caffiene)后接种,HR的面积有所增加。进一步用胞内Ca²⁺通道抑制剂(herapin、RR和8-Br-cADPR)预处理,结果herapin对HR的影响呈浓度依赖型,而RR和8-Br-cADPR对HR没有明显作用。据此提出,胞内Ca²⁺可能参与小麦抵抗叶锈菌侵染过程中钙信号的形成,且这一过程主要通过IP₃途径完成。     

氯离子和盐基阳离子对蔬菜种子萌发及其幼苗生长的影响

为研究蔬菜种子对不同盐基离子胁迫的响应问题,以空心菜、辣椒和菜心种子为实验材料,NaCl、KCl、CaCl₂和MgCl₂ 4种盐分作为胁迫因子,探究Cl^-及盐基阳离子对蔬菜种子萌发及其幼苗生长的影响。结果表明：（1）在设置的Cl^-浓度范围内,低浓度Cl^-促进空心菜和辣椒种子萌发及其幼苗生长;而高浓度Cl^-却显著抑制空心菜和辣椒种子萌发及其幼苗的生长。菜心种子的萌发及其幼苗生长受盐胁迫的影响表现为,随Cl^-浓度升高抑制作用逐渐增强。说明空心菜和辣椒具有一定的适应盐渍土壤环境的能力,而菜心不适应盐渍土壤环境。（2）相同Cl^-浓度下,不同盐基阳离子对空心菜和辣椒种子萌发的影响差异不显著;对菜心种子萌发的抑制作用表现为K⁺最强,Na⁺最弱。不同盐基阳离子对空心菜幼苗胚根和株高的抑制作用均表现为K⁺最强,Ca²⁺最弱;对菜心幼苗胚根和株高的抑制作用表现为Mg²⁺最强,Na⁺最弱;对辣椒幼苗胚根的抑制作用表现为Na⁺最强,Ca²⁺最弱,而对辣椒幼苗株高的抑制作用又表现为Ca²⁺最强,K⁺最弱。说明不同盐基阳离子对蔬菜种子萌发及其幼苗生长的影响因蔬菜品种不同而异。     

干旱胁迫下一氧化氮对小麦离体根尖离子吸收的影响

为阐明干旱胁迫下一氧化氮(NO)对植物的保护机制,利用干旱敏感性不同的3个小麦(Triticum aestivum L.)品种的离体根尖,比较了NO对干旱胁迫的响应及其对离子吸收的影响。在干旱胁迫下, 耐旱品种陇春8139根尖中大量产生NO, K⁺和Ca²⁺被大量吸收, 而Cl^-1被排出体外, 质膜H⁺-ATPase活性升高; 而干旱敏感品种甘麦8和定西24的根尖中NO、离子含量和质膜H⁺-ATPase活性的变化呈相反趋势。NO供体硝普纳(SNP)处理使3个品种根尖中的K⁺和Ca²⁺含量增加,Cl^-1含量下降,并能提高质膜H⁺-ATPase活力;NOS抑制剂N^ω-nitro-L-arginine(LNNA)和NO清除剂2-phenyl-4,4,5,5-tetramethyl-imidazoline-1-oxyl- 3-oxide(PTIO)能够逆转这一效果。Na⁺含量在所有处理下都没有明显变化。试验结果证明,NO能够通过调节质膜H⁺-ATPase活力影响植物对离子的选择吸收,从而提高耐旱性。     

细胞内IP3-Ca2+途径对UV-B辐射下玉米幼苗光合特性的调控机制

使用外加0.15 Wm^-2 UV-B及不同钙效应剂处理玉米幼苗,研究细胞Ca²⁺信号系统对UV-B辐射下玉米幼苗光合作用的调控机理。结果表明,UV诱导的胞内Ca²⁺荧光增强受胞内IP3通道阻断剂肝素(Heparin)、胞内CaM活性抑制剂三氟啦嗪(TFP)抑制,降低玉米幼苗Chl a、Chl b及Chl T含量、原初光能转化效率(F_v/F_m)、PSII活性(F_v/F_o)、Hill反应活力、水分利用效率(WUE),提高胞间二氧化碳浓度(C_i),最终导致净光合速率(P_n)下降;细胞质膜钙通道阻断剂氯化镧(LaCl₃)引发的此效应较小。据此提出,UV-B辐射下,玉米幼苗叶片细胞IP3动员胞内钙库释放Ca²⁺,调节光合色素合成、Hill反应活性、WUE,CaM介导的下游反应调节G_s,是Ca²⁺信号系统最终实现对P_n调控的主要机制。     

生长素、细胞分裂素对黑暗和ABA诱导蚕豆气孔关闭的抑制效应

以蚕豆(Vicia faba L.)为材料, 借助表皮条实验和激光扫描共聚焦显微镜技术研究合成和天然生长素、细胞分裂素吲哚乙酸(IAA)、萘乙酸(NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)、玉米素(ZT)、激动素(KT)和6-苄基腺嘌呤(6-BA)对黑暗和脱落酸(ABA)诱导气孔关闭的效应及其机制。结果表明, 黑暗和ABA均诱导气孔关闭, 与NO清除剂羧基-2-苯-4,4,5,5-四甲基咪唑-1-氧-3-氧化物(c-PTIO)、牛血红蛋白(Hb)和NO合酶(NOS)抑制剂N^G-N-L-精氨酸甲酯(L-NAME)以及过氧化氢(H₂O₂)清除剂抗坏血酸(AsA)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化氢产生酶NADPH氧化酶抑制剂二苯基碘(DPI)一样, 供试合成和天然生长素、细胞分裂素均显著逆转黑暗和ABA诱导的气孔关闭, 暗示生长素、细胞分裂素可能通过降低NO和H₂O₂水平起作用。保卫细胞内源NO和H₂O₂检测结果显示, 合成和天然生长素、细胞分裂素确实均显著降低暗和ABA诱导的NO和H₂O₂水平。考虑到IAA、ZT分别为天然生长素、细胞分裂素的典型代表而且供试生长素、细胞分裂素均包括了合成和天然种类, 可以认为供试生长素、细胞分裂素逆转暗和ABA诱导的气孔关闭及降低NO、H₂O₂水平的作用可能是所有生长素类、细胞分裂素类植物生长物质均具备的效应。     

棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节初步研究

以中棉所41和辽棉17为材料，采用单接穗双砧木嫁接的方法构建分根体系，在营养液培养条件下研究棉花幼苗钾吸收的系统反馈调节。分根处理6 d后，高钾侧(2.50 mmol L^–1)根系(Sp.+K)的吸收能力受到低钾侧(0.01 mmol L^–1)K⁺需求信号的诱导，吸收动力学参数I_max (最大吸收速率)与整根高钾对照(C.+K)相比增加了79%~92%；低钾侧根系(Sp.-K)的I_max则受到高钾侧K⁺供应信号的抑制，与整根低钾对照(C.-K)相比下降了27%~40%。中棉所41分根处理3 d后去除低钾侧根系，保留的高钾侧根系失去K⁺需求信号的诱导，其I_max下降。棉花幼苗K⁺吸收的这种反馈调节与地上部和根系的K⁺含量关系不大。     

水分胁迫下一氧化氮对小麦幼苗根系生长和吸收的影响

以25%聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱, 利用一氧化氮(nitric oxide, NO)供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP) 处理小麦幼苗, 探讨外源NO对水分胁迫下小麦幼苗根系生长和吸收的影响。结果表明, 50 mol L^-1 SNP可增加小麦主根长度及侧根数目, 分别比对照增加11.94%和83.78%。同时, SNP可使水分胁迫下小麦的根系活力提高55.88%, 根系K⁺ 的含量提高42.52%。膜片钳全细胞电流显示, SNP处理可增强小麦根细胞质膜内向K⁺ 电流, 而NO的专一清除剂c-PTIO可以逆转SNP的上述效应。因此认为, 外源NO可通过提高小麦根系活力, 增强根细胞质膜内向K⁺ 通道的活性, 从而促进根细胞对K⁺ 的吸收以适应水分胁迫。     

胞质碱化介导了外源一氧化氮诱导的蚕豆气孔关闭

以蚕豆(Vicia faba L.)为材料,利用pH荧光探针SNARF-1-AM和激光共聚焦显微镜研究外源一氧化氮(nitric oxide,NO)对表皮条保卫细胞胞质pH变化以及pH对NO诱导气孔关闭的影响。结果表明,与对照相比,100 μmol L–1 NO供体硝普钠(sodium nitroprusside, SNP)可显著增加保卫细胞胞质pH (从6.91升高到7.19,增加约0.28个单位),并诱导气孔关闭。NO清除剂c-PTIO和弱酸丁酸均能显著抑制SNP诱导的保卫细胞胞质碱化和气孔关闭,而弱碱苄胺则促进NO诱导的胞质碱化和气孔关闭,另外,不产生NO的SNP结构类似物Fe(II)CN和Fe(III)CN不能诱导保卫细胞胞质碱化和气孔关闭,说明保卫细胞胞质碱化介导了外源NO诱导的气孔关闭。未发现NO诱导保卫细胞胞质碱化过程中液泡和细胞壁的pH发生显著变化,说明该过程中,胞质的质子可能主要不是进入液泡或细胞壁。     

Physiological Responses of Krishum (Iris lactea Pall. var. chinensis Koidz) to Neutral and Alkaline Salts

The aims of this study were to compare the physiological responses of krishum (Iris lactea Pall. var. chinensis Koidz) to neutral and alkaline salt stress and identify and examine the mechanisms involved in plant response to salt treatments. In this study, biomass, ion accumulation (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), organic solute (proline) concentration, rate of membrane electrolyte leakage (REL) and antioxidase activities including those of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), catalase (CAT, EC 1.11.1.6) and peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) were investigated in krishum under different concentrations of NaCl, Na₂CO₃ and the mixture of the two salts in the same volume. All three treatments caused increases in Na⁺ concentration, proline content and REL and decreases in root Mg²⁺ and K⁺ content. Increased Ca²⁺ and antioxidase activities were observed at lower external Na⁺ concentrations. However, at higher external Na⁺ levels, decreased Ca²⁺ and antioxidase activities were detected. Alkaline salt resulted in more damage to krishum than neutral salt including lower SOD, POD and CAT activities and decreased proline content, relative to neutral salt. High Na⁺ and low K⁺ in krishum intensified ion toxicity under alkaline condition. Alkaline salt caused greater harm to plants than neutral salt, the primary reason of which might be the lower Ca²⁺ content in the plant under alkaline salt stress.