棉花响应UV-B辐射的信号初探

以3种棉花为供试材料,研究紫外线-B(UV-B)辐射及外源SNP、ABA叠加处理对棉花幼苗表观形态及内源H2O2与NO水平的影响。结果表明,UV-B辐射引起棉花幼苗叶片呈现锈色伤斑,离体叶片明显失水萎蔫。叶片外源涂抹SNP、ABA能减轻UV-B辐射引起的幼叶伤斑与萎蔫症状,缓解UV-B辐射所造成的伤害。DAB及DAF-2DA染色结果显示,UV-B辐射引起棉花内源H2O2与NO含量增加,而NO的释放通过减少H2O2积累减轻紫外辐射对棉花的伤害。ABA预处理可增强棉花对紫外伤害的耐受能力,且与H2O2与NO的释放密切相关。UV-B辐射对棉花生长造成伤害,H2O2、NO及ABA都参与棉花应答UV-B胁迫的信号转导过程。     

胡杨PeSOS1对拟南芥盐诱导H2O2信号途径的调控

【目的】研究胡杨质膜Na+/H+逆向转运蛋白(SOS1)通过H2O2信号途径对盐胁迫的感知和适应作用。【方法】克隆胡杨质膜SOS1基因(PeSOS1),并将其转化到拟南芥中,比较野生型和转PeSOS1基因拟南芥在100mmol/L NaCl胁迫下的萌发率,根长,干质量,K+、Na+和Ca2+含量,活体植株根尖离子流(K+、Na+和H+)的流动情况,H2O2的产生和抗氧化酶活性的变化以及抑制剂对根尖离子流的影响,分析100mmol/L NaCl胁迫下异源表达PeSOS1基因拟南芥与野生型拟南芥耐盐性的差异。【结果】在NaCl胁迫下,转PeSOS1基因拟南芥株系的萌发率、根长和干质量明显高于野生型拟南芥;转PeSOS1基因拟南芥K+和Ca2+含量也高于野生型拟南芥,而Na+含量较野生型拟南芥低。100mmol/L NaCl处理后,转PeSOS1基因拟南芥中K+和Na+的平衡(K+/Na+值)与NaCl胁迫前相比下降幅度较小。转PeSOS1基因植株在NaCl胁迫下能更快地产生H2O2,并使抗氧化酶保持较高的活性。SOS1抑制剂阿米洛利(Amiloride)对NaCl胁迫下野生型和转基因拟南芥根尖离子流的变化有明显影响,用质膜NADPH氧化酶抑制剂DPI(抑制H2O2的产生)处理后,转PeSOS1基因拟南芥根尖K+内流减弱,Na+外流和H+内流增强,植株维持K+和Na+平衡的能力减弱。【结论】在拟南芥中异源表达PeSOS1基因可促进H2O2快速产生,维持了SOS1mRNA的稳定性,调控了K+和Na+平衡,并激活了抗氧化防御系统,因而显著提高了其耐盐性。     

超声/紫外/O3/H2O2处理去除水中DDT的研究

[目的]研究超声/紫外/O3/H2O2处理去除水中DDT的效果,为建立新的去除水中DDTs的AOPs技术提供参考。[方法]配制一定浓度的DDT水溶液,分别采用超声、紫外、O3/H2O2、超声/紫外和超声/紫外/O3/H2O2组合处理,并用超声/紫外/O3/H2O2组合处理北江佛山段水样,用GC-EDC方法检测DDT含量变化,比较各处理方法的DDT去除率。[结果]水中DDT去除率分别为:超声波处理为45%～56%、紫外光处理近70%、超声/紫外联合处理超过80%、O3/H2 O2处理为28%～32%、超声/紫外/O3/H2 O2处理为91%,而北江水样DDT去除率达到85%。[结论]超声/紫外/O3/H2O2联合处理可有效去除水中DDT。     

硒通过调控小白菜幼苗根内NO与H_2S信号诱导BrRbohG1/BrRbohG2表达

为了研究硒对农作物胁迫的机理,本试验以小白菜(Brassica rapa chinensis)幼苗为材料,研究了亚硒酸钠(Na2Se O3)处理下,根中内源信号分子一氧化氮(NO)和硫化氢(H2S)的变化与BrRboh G1和BrRboh G2表达的关系。结果表明:0.03~0.46 mmol/L的Na2Se O3显著抑制根的生长,并呈现浓度效应;随着Na2Se O3处理浓度的升高,内源NO含量逐渐上升,而内源H2S逐渐下降,两者呈显著负相关;添加NO合成抑制剂(L-NMMA和Tungstate)或NO清除剂(c PTIO)能够显著抑制Na2Se O3对内源H2S的诱导作用;Na2Se O3处理能够显著诱导根内BrRboh G1和BrRboh G2的表达,分别添加L-NMMA、Tungstate、c PTIO、H2S供体Na HS均能显著抑制Na2Se O3对上述两基因表达的诱导作用。说明Na2Se O3处理下,内源NO介导了Na2Se O3对BrRboh G1和BrRboh G2的诱导表达,而H2S则可能抑制了两个基因的表达;NO也可能作用于H2S信号的上游。     

非生物胁迫条件下植物H2O2的代谢及信号转导

H2O2是一种多效性分子,在植物应对非生物胁迫过程中起着重要作用。在一定的浓度范围内,H2O2作为信号分子通过参与多种信号转导途径调节相关的基因表达以及生理代谢过程,但是H2O2的过度积累会引起细胞组分的降解,导致细胞死亡。因此,维持植物体内H2O2的动态平衡十分必要。综述了非生物胁迫条件下H2O2在植物中的产生、降解及在信号传导中的作用。     

拟南芥复制因子C亚基3基因突变削弱了植物对紫外辐射的抗性

在前期以EMS (甲基磺酸乙酯)筛选更多抗生物和非生物逆境的突变体试验中,发现了1个从G到A的点突变体rfc3-1,该点突变削弱了植株抗紫外辐射的能力.将野生型拟南芥复制因子C亚基3基因转化到突变株rfc3-1后恢复了突变株的野生型表型,证明紫外辐射抗性异常表型是由拟南芥复制因子C亚基3基因突变所引起的,AtRFC3在拟南芥紫外辐射抗性中起重要作用.     

外源H_2O_2影响山黧豆初生根蛋白表达研究

以山黧豆(Lathyrus sativus L.)幼苗为试验材料,施加H2O2处理山黧豆初生根,然后检测初生根中H2O2含量变化,并采用双向电泳与质谱鉴定技术,对初生根中蛋白质表达的变化进行分析。结果显示:施加H2O2处理引起了内源H2O2水平的产生与积累;利用双向电泳技术,共获得了850~900个蛋白质点,并检测到70个蛋白质表现出显著的差异表达,其中43个蛋白发生上调,21个蛋白发生下调,新出现6个蛋白。对15个蛋白点MALDI-TOF-MS/MS质谱鉴定结果表明,呼吸代谢、蛋白折叠、信号转导及细胞防御等方面的蛋白参与了山黧豆初生根对H2O2的应答反应。这些蛋白的发现将有助于进一步揭示根对氧化胁迫的应答及H2O2作用机制。     

BTH对黄瓜叶片H2O2生成和相关酶活性的影响

以‘长春密刺’黄瓜幼苗为材料,对苯并噻二唑(BTH)处理或霜霉菌接种后黄瓜叶片的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性与H2O2含量的变化进行了研究。结果表明,BTH处理或霜霉菌接种均可诱导叶片H2O2含量显著增加,BTH预处理后接种的叶片比接种叶片能更快地积累H2O2,H2O2参与了幼苗对霜霉病的抗性诱导;BTH处理后叶片SOD和POD活性升高,CAT活性受到一定程度的抑制。研究发现,H2O2含量的增加与SOD、POD活性升高、CAT活性下降有关;BTH通过调节H2O2的含量诱导黄瓜霜霉病抗性有关的防御基因表达是诱导抗性的机制之一。     

H2O2介导的Fenton反应对砷镉污染下水稻生物量的影响

采用土壤-石英砂根袋法,研究了淹水和干湿交替两种水分条件下,模拟天然降雨中微摩尔级浓度H2O2介导Fenton反应对砷镉污染土壤上水稻生长的影响。结果表明,添加砷浓度30 mg·kg-1处理组在有Fenton反应的情况下显著提高了水稻在分蘖期的干重和鲜重,在添加砷浓度30 mg·kg-1和镉浓度0.3 mg·kg-1的复合污染处理组Fenton反应也提高了水稻在成熟期的干重和鲜重,同时Fenton反应增加了添加镉浓度为0.3、3 mg·kg-1处理组的稻谷产量。模拟研究证明,H2O2介导的Fenton反应可以缓解砷、镉污染对水稻的胁迫作用,提高水稻的生物量和产量。     

H2O2/H2SO4改性玉米秸秆活性炭对甲醛吸附性能的研究

利用农业固废玉米秸秆制备活性炭,并对其进行H2O2/H2SO4改性,研究了改性前后其对甲醛的吸附性能、脱附性能和表面结构与表面化学性质变化以得到对甲醛有较高吸附量的活性炭。结果表明,经H2O2/H2SO4改性处理后可使活性炭平均孔径增大,表面酸性官能团含量提高150.41%,对甲醛饱和吸附时间延长50%,饱和吸附量提高165.94%,脱附峰面积和峰高均明显增大,表明改性后活性炭对甲醛的吸附是物理吸附和化学吸附的复合吸附。     

H2O2 处理对盐胁迫下苜蓿种子萌发的影响

H₂O₂ 作为植物体内的一种活性氧,广泛参与植物多种生命活动过程。以敖汉（AH）、甘农三号（GN3号）、劳勃（LB）三个品种苜蓿为研究对象,使用不同浓度H₂O₂ 处理种子模拟盐胁迫环境,研究了不同浓度的H₂O₂ 浸种预处理对100mmol·L^-2 NaCl模拟盐胁迫下苜蓿种子萌发的影响。结果表明,100 mmol·L^-2NaCl胁迫下,苜蓿种子的发芽受到抑制;在H₂O₂ 浓度处于0.05%~0.5%之间时,三个品种苜蓿种子的发芽率和发芽势均随着H₂O₂ 浓度升高而升高,在H₂O₂ 浓度处于0.1%时,各品种发芽率和发芽势均最高,AH、GN三号、LB三个品种苜蓿发芽率和发芽势均最大,发芽率分别为90%、98%、95%,发芽势分别为72%、94%、86%,当H₂O₂ 浓度超过0.5%时对盐胁迫下的苜蓿种子发芽率和发芽势均起到了抑制作;在H₂O₂ 浓度处于0.1%~0.5%范围内,会有效缓解盐胁迫带来的伤害从而促进种子萌发。     

Na2S2O8、H2O2在氧化处理石油污染土壤中的持续有效性研究

以过氧化氢(H_2O_2)和过硫酸钠(Na_2S_2O_8)为氧化剂,通过室内模拟实验,研究不同氧化剂及分次添加方式(1次或分3次)、外源添加零价铁(ZVI)处理对石油污染土壤中石油烃类污染物的去除能力,探讨了不同处理下氧化剂的持续性和去除污染物的有效性。结果表明:在氧化剂初始浓度为21、63、105 mmol·L~(-1)的处理中,H_2O_2在反应第2 d均已检测不到,Na_2S_2O_8剩余量在反应10 d后分别为11、35、60 mmol·L~(-1);反应10 d后,总石油烃类(TPH)总去除率在氧化剂初始浓度为63、105 mmol·L~(-1)的Na_2S_2O_8处理中显著高于H_2O_2处理(P0.05),分别高出12.41%、14.21%;在第4～10 d Na_2S_2O_8和TPH剩余浓度的降低均非常缓慢,表明土壤中能活化Na_2S_2O_8的物质不足;加入ZVI显著提高了TPH总去除率(P0.05),尤其促进了第4～10 d TPH的持续降解(分别增加了8.46%、8.49%、12.26%)。总量相等的H_2O_2分3次在第0、24、48 h投加,反应10 d后TPH降解率比一次性投加分别提高了17.26%、25.43%、28.11%。通过对反应体系有机组分的GC-MS图谱分析,反应10 d后H_2O_2分3次添加、ZVI活化Na_2S_2O_8处理中石油烃类总峰值分别降低了56.64%和57.60%,且部分长链烷烃被降解为相对较短的烷烃组分。研究表明:Na_2S_2O_8在石油污染土壤中持续性优于H_2O_2,但Na_2S_2O_8去除TPH的有效性随反应时间增加而降低;添加ZVI提高了Na_2S_2O_8去除TPH的有效性;分批次投加H_2O_2提高了石油污染土壤中的TPH降解率。     

高温胁迫对辣椒果实活性氧代谢的影响

以辣椒品种“驻椒22”为试材,研究辣椒果实相应高温胁迫活性氧代谢的影响,为预防辣椒果实灼伤及果实优质生产提供依据。研究结果表明：高温胁迫使辣椒果实中O_{2·生产速率、H2O2含量、MDA含量升高,明显增强了辣椒果实中的POD、SOD、APX、CAT的活性,提高了PRO和可溶性蛋白含量。在高温胁迫下,辣椒果实中出现了维持活性氧代谢的清除能力,减缓了高温对细胞膜的伤害。}     

O3/H2O2去除水中硝基苯效果与机理

以硝基苯为目标反应物,对O₃/H₂O₂体系氧化去除水中硝基苯的效果和机理进行了研究,考察了pH值、H₂O₂剂量、自由基抑制剂或促进剂对硝基苯的去除效果的影响.研究发现,在pH≤7时,H₂O₂促进臭氧化去除硝基苯的效果较为明显,当H₂O₂投加量从1.0 mg/L增加到4.0 mg/L时,在氧化5 min内,硝基苯     

假结核耶尔森氏菌rpoS基因的抗胁迫功能

为探讨食源性病原微生物假结核耶尔森氏菌的抗逆机制,采用同源重组原理进行双交换以获得rpoS基因突变株。分别在5mmol/L H_2O_2和pH 3.5两种胁迫下测定野生型菌株、rpoS基因突变株和互补菌株的存活率,并以2′,7′-二氯荧光黄双乙酸盐(DCFH-DA)为荧光探针,测定两种胁迫下细菌胞内活性氧水平。结果显示,在5mmol/L H_2O_2和pH3.5胁迫下,假结核耶尔森氏菌rpoS基因突变株存活率明显降低,这种降低能够在互补菌株中得到恢复;突变株中胞内活性氧自由基水平明显高于野生型菌株和互补菌株。说明:rpoS基因具有帮助假结核耶尔森氏菌抗氧化胁迫和酸胁迫的功能,且这一功能的发挥是通过调节胞内活性氧水平实现的。     

UV-B辐射和施氮对满江红生长、矿质营养和抗氧化生理的影响

为探讨UV-B辐射和施氮对满江红（Azolla）生长、矿质营养和抗氧化生理的影响,以元阳梯田稻田满江红为材料,室内模拟UV-B辐射（0 kJ·m^-2与5.0 kJ·m^-2）和施N处理（无氮和0.06 g·L^-1氮）,研究其对满江红生长、矿质营养和抗氧化生理的影响。结果表明,与CK （0 kJ·m^-2、无氮）相比,UV-B+N（5.0 kJ·m^-2、0.06 g·L^-1氮）、UV-B辐射（5.0 kJ·m^-2、无氮）处理均显著降低满江红光合色素含量,抑制其生长,导致生物量显著下降。UV-B辐射与施N单独或复合处理均显著增加满江红的N含量与累积量,降低植株Mg、Ca的含量。UV-B辐射与施N单独或复合处理均显著增加满江红丙二醛（MDA）含量,提高超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶（GR）活性,降低类黄酮含量和过氧化物酶（POD）活性。此外,UV-B辐射导致满江红抗坏血酸（AsA）含量下降、总酚含量增加,UV-B辐射与N处理显著增强满江红的总抗氧化能力。相关性分析发现,类黄酮、类胡萝卜素含量与生物量呈显著正相关。双因素分析表明,UV-B辐射显著增加了满江红氮、总酚、MDA含量,提高SOD、GR活性与总抗氧化能力; N处理显著增加AsA、MDA含量及SOD、GR活性; UV-B+N处理对满江红的生长系数、生物量、磷、钙、镁、叶绿素a、类胡萝卜素、AsA、总酚和类黄酮含量及POD、SOD活性和总抗氧化能力的影响存在交互作用。综上,UV-B辐射增强会抑制满江红生长,导致满江红N含量与累积量增加,施氮不能缓解UV-B辐射对满江红生长的抑制效应。     

盐胁迫下德景天叶片超微弱发光与光合作用的关系

以德景天(Sedum hybridum)为材料,分析NaCl胁迫及活性氧调控NaCl胁迫下德景天叶片UWL与光合作用的变化及两者之间的关系。结果表明,在盐胁迫过程中,对照和盐胁迫下景天叶片的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间二氧化碳浓度(C_i)和叶绿素a(Chla)、叶绿素b(Chlb)和叶绿素总量(Chl)均呈下降趋势,同时UWL强度下降;盐胁迫下以上光合指标均低于对照,同时UWL强度也低于对照。进一步采用H_2O_2和苯甲酸钠处理盐胁迫过程中,NaCl处理(对照)、NaCl+H_2O_2处理和NaCl+苯甲酸钠处理下景天叶片的P_n、T_r、G_s、C_i、Chla、Chlb和Chl均下降,同时UWL强度下降;H_2O_2处理的以上光合指标均低于对照,UWL强度也低于对照;苯甲酸钠处理的光合指标和UWL强度均高于对照。相关性分析也表明,盐胁迫下及活性氧处理盐胁迫下UWL强度均与各光合指标呈明显正相关。结果说明,盐胁迫下及活性氧处理盐胁迫下,UWL强度随着景天叶片光合作用的下降而降低,光合作用与UWL的产生有关。     

UV-B辐射对青杄花粉管生长的影响

【目的】研究UV-B辐射对青杄花粉管生长和细胞壁构建的影响,为阐明UV-B辐射对裸子植物花粉管生长的影响及其机制提供依据。【方法】以裸子植物青杄（Picea wilsonii）花粉为材料,首先检测在可见光背景下增补不同强度UV-B辐射后处理花粉24 h对花粉管长度和顶端宽度的影响,确定UV-B辐射处理对花粉管生长的效应及其适宜处理强度;然后对单纯可见光下以及可见光和适宜强度的UV-B辐射复合处理下生长24 h的花粉管,用荧光探针Calcofluor和水溶性苯胺蓝分别标记花粉管细胞壁中纤维素和胼胝质后在荧光显微镜下观察并比较它们在细胞壁中的分布,用单克隆抗体LM19和LM20分别标记花粉管细胞壁中酸性果胶质和酯化果胶质后在激光扫描共聚焦显微镜下观察并比较它们在细胞壁中的分布。【结果】在可见光和0、0.2、0.4、0.6和0.8 W·m^-2的UV-B辐射复合处理下生长24 h的青杄花粉管,随着UV-B辐射强度的增大,花粉管长度逐渐变短,许多花粉管呈现顶端膨大,说明UV-B辐射抑制青杄花粉管的极性生长,且具有强度依赖性;UV-B辐射强度达到0.4 W·m^-2时开始显著抑制青杄花粉管生长,说明0.4 W·m^-2为适宜的UV-B辐射处理强度。在单纯可见光下,纤维素在花粉管细胞壁上均匀分布,胼胝质均匀分布在花粉管侧壁而顶端细胞壁中分布较少,酸性果胶质仅分布在花粉管侧壁上,而酯化果胶质仅分布在花粉管顶端细胞壁中;在可见光和0.4 W·m^-2 UV-B辐射复合处理下,纤维素和胼胝质在花粉管顶端细胞壁中的分布显著大于侧壁,酸性果胶质由原来仅分布于花粉管侧壁转变为主要分布于花粉管顶端和亚顶端的细胞壁,酯化果胶质由原来仅分布在花粉管顶端细胞壁转变为分布于整个花粉管细胞壁中。【结论】UV-B辐射对裸子植物青杄花粉管极性生长具有抑制效应,该效应是由于UV-B辐射影响了花粉管细胞壁中纤维素、胼胝质、酸性果胶质和酯化果胶质等构建物的正常定向分布。     

UV-B辐射对稻瘟病菌侵染阶段四个致病相关基因表达的影响

通过对稻瘟病菌侵染阶段4个致病基因在UV-B辐射处理下表达的研究,探索UV-B辐射影响稻瘟病菌致病力的机理。试验利用紫外灯模拟0、2.5 kJ·m~(-2)和5 kJ·m~(-2)的辐射强度处理稻瘟病菌,采用实时荧光定量PCR,对4个致病相关基因Chitinase、MGP1、MAGB、CPKA的表达进行分析。结果表明随着UV-B辐射剂量的增加,MGP1的表达没有显著变化;而Chitinase、MAGB、CPKA表达下调,在去除UV-B后6、24 h,其表达都有所回升。其中Chitinase和CPKA的表达整体受5 kJ·m~(-2)强度影响较大,尤其在辐射120 min时表达分别下调了94%和61%。MAGB的表达变化则在2.5 kJ·m~(-2)时更大,从辐射开始到结束,表达分别下调了57%、17%和40%。从对应侵染阶段的染色实验得知,UV-B能有效抑制病原菌侵染过程中芽管、附着胞、侵染菌丝的萌发和生长,5 kJ·m~(-2)处理下影响程度更大,与对照相比,各阶段生长量分别减少了45.1%、82.2%和75.2%。总体来看,增强的UV-B辐射会使这些致病基因的表达下调,减少和抑制稻瘟病菌侵染阶段的生长发育,从而影响稻瘟病菌致病力,其中在5 kJ·m~(-2)辐射强度时有更加显著的影响。     

利用CRISPR/Cas9敲除斑马鱼细胞周期蛋白M2(CNNM2)基因

细胞周期蛋白M2(CNNM2)是参与体内镁离子平衡的重要候选基因,本实验采用的CRISPR/Cas9 系统是最近几年发展起来的一类新型的基因打靶技术。在斑马鱼CNNM2基因的一号外显子处选取打靶位点,构建sgRNA表达载体。随后将体外转录的sgRNA和Cas9 mRNA混合物分别以约30pg和300pg的剂量显微注射到斑马鱼单细胞期的受精卵中实现对目的靶基因CNNM2的敲除。24h-48h后PCR产物回收,限制性酶切法初步检测基因打靶情况,最后进行测序分析确定突变类型。为进一步验证突变的稳定遗传性,选择了具有敲除效率F0与野生型斑马鱼进行外交,对获得的F1进行逐一剪尾,提取DNA进行PCR和测序分析。结果显示F0和F1均获得了不同程度插入,缺失和移码突变类型,且F0突变效率为88%。本研究获得了能稳定遗传的CNNM2基因敲除斑马鱼个体,并为将来进一步研究CNNM2基因和机体镁离子稳态之间的关系打下了基础。