植物在高温胁迫下的生理研究进展

高温是影响当前农业生产的主要的不利环境因子之一。根据高温胁迫下植物的生理机制研究进展,本文综述了植物在高温逆境下其生物膜的稳定性,氧化物和抗氧化系之间的平衡、胺的代谢、光合作用、热激蛋白的变化情况和其耐热性的机制,以及植物体内信号物质脱落酸(ABA),钙离子(Ca2 ),水杨酸(SA),茉莉酸(JA)对高温胁迫的响应。高温胁迫可以诱导内源脱落酸(ABA),钙离子(Ca2 ),水杨酸(SA),茉莉酸(JA)含量的增加,同时对应的几种外源的信号物质也可以提高植物的抗性。最后就今后这方面研究方向提出了思考。     

损伤与邻近健康复叶槭植株内脱落酸和茉莉酸含量变化

该研究以复叶槭 (Acernegundo)为材料 ,用GC MS检测了人为机械损伤 2、3、5、9、2 4、4 8h后损伤叶片、同株未受损伤叶片、邻近健康植株上的叶片中脱落酸 (ABA)及茉莉酸 (JA)的含量变化情况 .结果表明 ,损伤均可引起 3种叶片中ABA、JA含量增加 ,证明植物体受伤后 ,在损伤部位产生的某种原初信号分子启动了体内的防御系统 .这种防御反应不仅在受损伤的植株体内发挥作用 ,而且可通过空气中的某种物质传递到邻近的健康植株 ,引起邻近植物产生抗性 .     

ABA对TCV的防御作用研究

[目的]了解脱落酸(ABA)是否参与宿主对芜菁萎缩病毒(Turnip crinkle virus,TCV)的防御作用。[方法]外施ABA和选用相应突变体,利用Western-blot检测各植株中TCV外壳蛋白含量,并采用RT-PCR分析防御相关基因表达。[结果]外施SA、JA、ET和ABA后,仅SA和ABA对TCV积累有明显抑制作用。在拟南芥-TCV互作系统中,SA和ABA之间具拮抗效应,且ABA诱导对TCV的防御不依赖于SA途径。[结论]植物通过激活不同的信号途径调节宿主对病毒的防御。     

芜菁花叶病毒对不结球白菜内源激素含量及代谢相关基因转录水平的影响

以不结球白菜感病品种‘矮脚黄’为材料,采用ELISA和Real-time PCR技术研究了芜菁花叶病毒(TuMV)侵染后不结球白菜内源生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和茉莉酸(JA)的动态变化以及内源激素相关基因的表达差异。结果表明:TuMV侵染后,植株发病症状的严重程度与IAA含量呈正相关;光敏色素相关蛋白基因PAP1对IAA的合成起负调控作用。处理植株体内GA3含量及其代谢相关基因,即原表皮因子基因PDF1表达量均明显低于对照植株,而ABA含量则随着接种时间的延长不断积累,始终高于对照植株。且发病症状越严重的植株中,GA3含量越低,ABA含量越高。处理植株JA含量和JA诱导基因,即营养贮藏蛋白基因Vsp1表达量在接种后均出现2次上升,且植株病症越严重,JA含量越低。TuMV侵染后,植株中IAA/ABA和GA3/ABA的值则明显低于对照植株,表明TuMV的侵染破坏了内源激素的平衡,干扰了植物的正常生长发育。     

植物生长调节剂对冷胁迫下甜瓜幼苗生理特性及相关基因表达的影响

【目的】探讨植物生长调节剂对冷胁迫下甜瓜幼苗生理特性及相关基因表达的影响,明确其在甜瓜耐冷性调节中的作用。【方法】对甜瓜幼苗喷施不同浓度ABA、氟啶酮（ABA合成抑制剂）和JA并冷处理后,通过测定甜瓜幼苗生长势、相对电导率、脯氨酸、SOD、POD、CAT活性等指标,确定可以提高甜瓜耐冷性的最佳浓度;通过对参与ABA和JA信号途径和活性氧清除酶相关基因进行表达分析,筛选参与甜瓜耐冷性调控的基因;进一步分析甜瓜耐冷、冷敏材料的转录组数据,筛选其他参与ABA和JA信号途径且响应冷胁迫的基因。【结果】外施10μmol·L^-1 ABA和5μmol·L^-1 JA均能减缓冷胁迫下甜瓜叶片受损程度,增强叶绿素荧光强度,增加植株的株高、茎粗和鲜质量,提高POD、SOD和CAT活性,降低幼苗相对电导率,提高脯氨酸含量,明显增强甜瓜耐冷性;喷施ABA及JA能显著抑制激素信号途径相关基因CmJAZ1、CmMYC2和CmPP2C3的表达,转录组中差异表达基因MELO3C021422和MELO3C026019在ABA处理后表达显著上调。【结论】外施ABA和JA能够诱导激...     

腐植酸对重度干旱胁迫下燕麦叶片可溶性糖组分和内源激素的影响

为了解腐植酸(HA)对重度干旱胁迫燕麦叶片糖组分和内源激素的影响,以白燕2号为试验材料,利用盆栽设置不同水分和喷施腐植酸4个处理(正常供水,正常供水喷施腐植酸,重度干旱胁迫和重度干旱胁迫喷施腐植酸),利用高效气相色谱和质谱联用技术测定燕麦叶片可溶性糖和内源激素含量。结果表明:1)在燕麦叶片中检测到单糖和衍生物11种,低聚糖5种。通过主成分分析发现,不同处理之间差异主要体现在木糖、核糖、松三糖、葡萄糖、蔗糖和岩藻糖的含量。重度干旱胁迫喷施HA主要影响的是核糖和蔗糖,与CK相比,重度干旱胁迫核糖含量增加5.78%,蔗糖含量增加83.08%,差异显著(P0.05,下同),重度干旱胁迫下喷施HA后,核糖和蔗糖含量均显著下降。2)与对照相比,重度干旱胁迫下,内源酸性激素脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)含量显著升高,生长素(IAA)含量显著降低,重度干旱胁迫下喷施HA后ABA、JA和SA含量显著降低。3)蔗糖含量与ABA、IAA含量显著相关,JA含量与细胞结构物质木糖、岩藻糖和核糖等戊糖含量均显著正相关,SA、ABA含量与糖信号物质果糖、葡萄糖含量显著负相关。可见,HA可以通过调控糖组分和内源激素缓解重度干旱胁迫伤害。     

山药块茎生长期5种内源激素含量变化对块茎膨大的影响

【目的】探讨山药不同生长发育阶段主要内源激素含量的变化规律,以及不同山药品种形态指标与5种内源激素的相关性,为进一步研究山药生长发育的生理机制和指导山药的高产优质栽培奠定基础。【方法】以毕克齐山药和河北安平白山药7个不同生长发育时期块茎为材料,采用酶联免疫吸附法分别测定了脱落酸(ABA)、赤霉素(GA_3)、生长素(IAA)、茉莉酸(JA)、玉米素(ZR)等5种内源激素含量,并分析不同生长期内源激素含量的动态变化,以及山药形态指标与内源激素的相关性。【结果】在两个山药品种块茎膨大的生长发育过程中,内源激素IAA和ABA含量总体呈逐渐上升的趋势;内源激素ZR和GA_3含量有变化,但比较稳定;内源激素JA含量,两个品种均呈下降趋势,尤其是河北安平白山药的JA含量与形态指标呈极显著的负相关,说明JA明显抑制了河北安平白山药块茎的周长增加、重量增加及伸长生长;内源激素IAA和JA在不同生长期的含量水平高低,两个品种表现出不同的变化趋势。【结论】内源激素ABA、GA_3、IAA可促进2个山药品种块茎生长发育,其中ABA、IAA对毕克齐山药块茎伸长的促进作用更显著;而内源激素ZR、JA可促进河北安平白山药的块茎形成及初期块茎周长的增加。     

ABA在植物与病原菌互作中的作用

脱落酸(ABA)是一种重要的植物激素,在植物受到生物或非生物压力时,其对植物抵御这些压力具有重要作用。脱落酸在生物胁迫下,通过干扰水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ET)防御信号途径,可负调控植物抗病性。然而,近年来研究发现,脱落酸可通过诱导胼胝质积累正调控抗病性,但目前关于此方面的报道国内较少。综述了近年来关于ABA对植物防御研究的一些进展,介绍ABA在植物防御中所起的作用及调节机制。     

空心莲子草不定根与贮藏根中六种内源激素含量比较

研究了入侵植物空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)未膨大的不定根和膨大的贮藏根之间6种内源激素含量的差异,以及从贮藏根顶端到末端内源激素含量的分布情况。结果表明,无论不定根还是贮藏根,ABA在6种内源激素中含量最高,其次为IAA,其余4种内源激素(BR,GA,JA,ZR)含量较低,ABA和IAA是空心莲子草根系中两种重要的内源激素;贮藏根中ABA和BR的含量极显著高于不定根(P≤0.01),ABA和BR可能在空心莲子草不定根膨大过程中具有重要作用;IAA、GA、JA、ZR 4种内源激素在不定根和贮藏根中的含量差异不显著(P≥0.05)。在空心莲子草贮藏根中,BR表现出明显的从顶端向末端递减规律,IAA在贮藏根中部的含量最高,ABA、GA、JA、ZR 4种内源激素在贮藏根顶部、中部、尾部的含量差异不显著(P≥0.05),分布比较均匀。     

GC-MS内标法定量分析植物组织中的JA、IAA和ABA

提出了利用气相色谱-质谱联用仪同时定量测定植物组织中茉莉酸(JA)、吲哚-3-乙酸(IAA)和脱落酸(ABA)的方法。实验以欧洲灰杨叶片为材料,在用80%冷甲醇提取激素时,一并加入ABA、IAA和JA的内标(D3-ABA300ng,13C6-IAA60ng和DHJA80ng),激素提取液浓缩至水相,调pH2.5～3.0后经乙酸乙酯萃取、Sep-PakC18小柱纯化,甲酯化后,GC-MS定量测定ABA、JA。IAA经甲酯化后再经TMS化(三甲基硅烷化),用GC-MS定量测定。经检测:盆栽欧洲灰杨叶组织中脱落酸含量为120.170～128.771ng/g(鲜质量),茉莉酸含量为1.697～6.974ng/g(鲜质量),吲哚乙酸含量为4.990～14.776ng/g(鲜质量);脱落酸含量最高,其次是吲哚乙酸,茉莉酸含量最低。     

AtJAR1基因在拟南芥耐盐性中的功能分析

  目的  茉莉酰氨基酸结合物合成酶(jasmonoyl amino acid conjugate synthase,JAR1)可以催化茉莉酸(jasmonic acid,JA)形成茉莉酸的活性形式茉莉酸异亮氨基酸复合体(jasmonic acid-isoleucine,JA-Ile),从而激活JA信号途径。JA信号途径在介导植物盐胁迫的响应中发挥重要作用,因此,探究AtJAR1在植物耐盐性中的功能对于研究JA信号途径影响植物耐盐性的机制具有重要作用。  方法  运用CRISPR/Cas9基因编辑技术,创建了2个不同的拟南芥Arabidopsis thaliana AtJAR1基因突变体,并对这2个突变体进行地上部生物量的统计分析和JA信号标记基因的表达分析,以确定AtJAR1基因功能缺失。之后,观察分析不同浓度氯化钠和脱落酸(ABA)处理对jar1突变体的种子萌发和幼苗建成的影响,明确AtJAR1基因对拟南芥耐盐性的影响。最后,通过比较分析盐处理前后野生型和突变体的钾离子(K+)和钠离子(Na+)质量摩尔浓度,以及高亲和力K+转运蛋白基因AtHAK5的表达变化情况,初步探究AtJAR1基因在拟南芥耐盐性中的功能。  结果  JA信号标记基因AtVSP1和AtVSP2的表达量大幅下调,表明AtJAR1基因功能丧失。与点突变产生的jar1-1突变体不同的是,这2个突变体表现为前3周生长加快,之后逐渐减缓并出现叶片萎蔫的表型。同时,AtJAR1突变可以缓解盐胁迫和ABA对种子萌发和根系生长产生的抑制作用。此外,盐胁迫下AtJAR1突变可以促进AtHAK5的表达和根系对K+的吸收转运。  结论  JA信号途径可能通过与ABA交互作用影响AtHAK5的表达量,以调节植物根系对K+的吸收转运,进而改变细胞内K+/Na+平衡,最终影响植物耐盐性。图8表2参52     

Jasmonic acid and ethylene signaling pathways participate in the defense response of Chinese cabbage to Pectobacterium carotovorum infection

Chinese cabbage(Brassica rapa subsp. pekinensis) suffers from soft rot disease caused by Pectobacterium carotovorum(Pc). To uncover the mechanisms underlying the defense response of Chinese cabbage to Pc, we constructed a suppression subtractive hybridization(SSH) library from Pc-infected cabbage and obtained 1 919 non-redundant expressed sequence tags(ESTs), which were used for cDNA microarray. We detected 800 differentially expressed genes(DEGs) in cabbage at different time points post-Pc inoculation, which were further confirmed by quantitative real-time PCR. One quarter of these DEGs were involved in the biotic stress pathways visualized by MapMan. Among them, 8, 8, 1, 3, and 2 DEGs were related to jasmonic acid(JA), ethylene(ET), JA+ET, auxin, and abscisic acid(ABA) signaling pathways, respectively, while no DEG was detected for salicylic acid(SA) signaling. Assessment of phytohormone production in the Pc-infected leaves showed that JA and ET production was increased, while SA production was decreased. Treatment with JA, methyl jasmonate(MeJA), the ET precursor 1-aminocyclopropane-1-carboxylate(ACC), or combinations thereof, reduced the disease severity, and the JA and JA+ACC treatments were superior and performed equally well. Our findings suggest that JA and ET may act synergistically against Pc infection in Chinese cabbage, and JA-mediated signaling might be the most significant.     

ABA和JA等激素参与葡萄对低温胁迫的应答

以抗寒性不同的2个葡萄品种(贝达和梅鹿辄)一年生枝条叶片为材料,研究不同温度(25℃、5℃、-15℃)下葡萄叶片中IAA、GA、iPA、ABA和JA几种内源激素含量及比值的变化。结果表明,常温条件下(25℃),抗寒性强的贝达叶片中ABA、JA和iPA含量均高于抗寒性弱的梅鹿辄,而IAA、GA含量则低于梅鹿辄;低温(5℃、-15℃)下,2个葡萄品种叶片中均出现ABA和JA的猝发,而IAA、GA、iPA则显示出先降低后有所升高的变化;其中ABA和JA分别与IAA和GA的比值随品种抗寒性的增强及温度的降低而显著增大,与品种抗寒性呈负相关。     

植物系统获得抗病性及其信号调控

植物系统获得抗性是诱导抗性的一种,是植物受到病原物感染后建立的新抗性;水杨酸(SA)是其重要的信号分子;经SA信号转导,可激活NPR1,而NPR1亦可以负反馈调控SA合成;NPR1可进一步与其下游WRKY和TGA等转录因子相互作用,诱导病程相关蛋白基因的表达,最终植物建立了系统获得抗病性;信号分子SA与脱落酸(ABA)、茉莉酸(JA)之间存在复杂的(被)调控平衡关系,从而影响着SAR是否启动。     

不同生长状况下新疆野苹果内源激素含量的变化

【目的】分析不同生长状况下新疆野苹果野果林在生长发育过程中内源激素的变化规律,为新疆野苹果保护研究提供科学依据。【方法】分别于不同发育周期、不同年限、不同生长状况的新疆野苹果叶片与果实鲜样,采用高效液相法测定IAA、GA₃、ABA、ZR、JA这5种激素的含量。【结果】从6~9月,正常的新疆野苹果叶片ZR、GA₃含量下降,JA、IAA、ABA含量上升;退化的新疆野苹果叶片ZR、JA、GA₃、IAA、ABA含量上升;退化和正常的果实ZR、JA、GA₃、IAA变化趋势相同,均呈下降的趋势。2018年相比于2017年,正常的新疆野苹果叶片ZR、JA、ABA含量上升,GA₃、IAA 含量下降;退化的新疆野苹果叶片ZR、ABA含量上升,GA₃、IAA 含量下降;正常和退化的果实内源激素含量变化趋势相同,均是JA 含量上升,ZR、GA₃、IAA、ABA 含量下降。在5种不同存活率的新疆野苹果中,得出100%存活率新疆野苹果林叶片的IAA、ZR、GA₃含量最高,20%存活率新疆野苹果林叶片的JA含量最高,10%存活率新疆野苹果林叶片的ABA含量最高,得出存活率越高,促进生长的激素含量也会越高。【结论】2种不同生长状况下,新疆野苹果5种内源激素含量在不同月份和不同年份表现出不同趋势。     

甘蔗黑穗病菌胁迫对甘蔗内源激素含量的影响

[目的]研究接种黑穗病菌后甘蔗内源激素含量的变化,为揭示甘蔗对黑穗病的抗性机制及抗性育种提供理论依据.[方法]以甘蔗品种GT28和ROC22为材料,设接种黑穗病菌处理,以接种无菌水为对照,研究不同抗性甘蔗品种幼苗叶片内源激素含量的变化.[结果]受黑穗病菌侵染后,甘蔗幼苗叶片内源激素IAA和GA含量降低,ABA、SA和JA含量提高,IAA/ABA值下降且低于对照.与感病品种ROC22相比,抗病品种GT28有较低的IAA、ABA含量和较高的GA、SA含量,IAA/ABA值变化幅度较小,而抗感品种间内源JA含量无明显差异.[结论]受黑穗病菌侵染后,甘蔗幼苗叶片IAA、GA、ABA、SA含量及IAA/ABA值变化与不同甘蔗品种的抗性密切相关,可作为甘蔗对黑穗病抗性的生理指标.