外源5–氨基乙酰丙酸促进苹果叶片气孔开放机理的初探

以‘富士’苹果离体叶片下表皮组织为材料,借助药剂处理、光学显微镜和激光扫描共聚焦显微镜(LSCM),研究了外源5–氨基乙酰丙酸(5-ALA)促进气孔开放效应及其可能机制。结果表明,5-ALA能够促进光、暗条件下苹果叶片气孔开放,阻止外源ABA和H2O2诱导的气孔关闭,还能逆转Ca2+诱导的气孔关闭。5-ALA处理后,苹果叶片保卫细胞内源H2O2和Ca2+含量显著下降。根据这些结果推测,5-ALA可以通过下调苹果叶片保卫细胞H2O2和Ca2+含量来促使气孔开放。     

乙烯参与ALA-ABA/黑暗调控的苹果叶片气孔运动

以‘富士’苹果组培苗离体叶片下表皮为材料,运用不同试剂结合气相色谱、激光共聚焦扫描显微镜、光学显微镜和qRT-PCR等技术,从气孔开度、乙烯释放、保卫细胞H_2O_2及黄酮醇水平和基因表达等方面,研究了乙烯在5–氨基乙酰丙酸(ALA)抑制脱落酸(ABA)或黑暗诱导的气孔关闭过程中的作用。结果表明,ALA促进苹果叶片乙烯释放,而乙烯生物合成抑制剂氨氧乙基乙烯基甘氨酸(AVG)及乙烯受体抑制剂1–甲基环丙烯(1-MCP)削弱ALA对ABA或黑暗诱导气孔关闭的抑制效应。ALA上调乙烯生物合成及信号转导相关基因的表达。AVG削弱ALA抑制ABA或黑暗诱导的H_2O_2上升效应,也削弱ALA对保卫细胞黄酮醇积累的促进效应。据此认为,外源ALA通过上调基因表达,促进叶片保卫细胞中乙烯生物合成和信号转导,诱导黄酮醇积累,清除ABA或黑暗诱导增加的H_2O_2,抑制气孔关闭,从而为光合作用所需的气体交换打开通道。     

微管骨架和PP1/PP2A蛋白磷酸酶在ALA-ABA调控苹果叶片气孔运动中的作用

以苹果离体叶片下表皮为材料,利用不同药剂,结合激光扫描共聚焦显微镜观察和qRT-PCR等技术,从气孔开度、保卫细胞H_2O_2水平和基因表达等方面,研究了微管骨架和PP1/PP2A蛋白磷酸酶在5–氨基乙酰丙酸(ALA)抑制脱落酸(ABA)诱导的气孔关闭过程中的作用及可能的调控机制。结果表明,微管解聚剂长春碱(Vinblastine,VBT)可以消弱ALA对苹果叶片气孔开放的促进效应,而微管稳定剂紫杉醇(Taxol)可以削弱ABA诱导的气孔关闭效应,说明ALA抑制ABA诱导的苹果叶片气孔关闭过程依赖于保卫细胞的微管聚合。与此同时,外源ALA可以逆转ABA对微管蛋白编码基因TUB1、MAP65-1和MAP65-3表达的抑制效应,说明ALA通过促进保卫细胞微管骨架聚合来促进气孔开放。另一方面,PP1/PP2A蛋白磷酸酶抑制剂冈田酸(OA)既能引起微管解聚,也能引起气孔关闭,说明保卫细胞的微管聚合和气孔开放受到PP1/PP2A的正调控;同时,OA促进保卫细胞H_2O_2积累,导致微管解聚和气孔关闭。以上结果表明,ALA可能通过促进苹果叶片保卫细胞PP1/PP2A蛋白磷酸酶活性,抑制ABA诱导的H_2O_2积累,促进微管蛋白基因表达和微管聚合,抑制ABA诱导的气孔关闭,从而为苹果叶片光合气体交换打开气孔通道。这为ALA在农业生产上的应用提供理论依据。     

胞质pH参与5–氨基乙酰丙酸诱导的苹果叶片气孔开放

为了揭示5–氨基乙酰丙酸(ALA)调控气孔运动的机制,以‘富士’苹果试管苗叶片下表皮为材料,研究了ALA调节气孔运动与胞质pH的关系,发现脱落酸(ABA)和苄胺(弱碱)可以诱导气孔关闭,并引起胞质pH和活性氧(ROS)显著上升;ALA和丁酸(弱酸)可以抑制ABA诱导的气孔关闭,同时抑制胞质pH和ROS上升。苄胺能减弱ALA对ABA诱导气孔关闭的抑制效应,而ALA和丁酸则抑制外源H_2O_2和Ca~(2+)诱导的气孔关闭。这些结果表明,胞质pH处在ALA调节气孔运动信号途径的上游参与气孔调节。qRT-PCR分析结果显示,ABA诱导苹果叶片下表皮细胞液泡膜H~+-ATPase编码基因Mdvha-c2和Mdvha-c3上调表达,而ALA则抑制这种效应,说明ALA可能通过抑制液泡膜离子泵活性,减少胞质H~+向液泡内运输,导致胞质酸化,从而促进气孔开放。因此,ALA对苹果叶片气孔运动的调节效应可能经由胞质pH途径实现。     

茉莉酸合成基因LoxD参与调控番茄的抗旱性

为了研究茉莉酸(JA)调节番茄抗旱的机理,以番茄品种‘Castlemart’茉莉酸合成基因LoxD过表达植株(LoxD-oe)、LoxD点突变植株(spr8)以及对应的野生型(WT)为材料,进行自然失水处理,分析叶片相对含水量、可溶性糖、丙二醛含量、气孔开度和保卫细胞中H₂O₂含量,以及ABA信号通路和质膜相关离子通道基因等表达的变化。结果表明,LoxD受干旱胁迫诱导,过表达LoxD基因提高了叶片相对含水量和可溶性糖含量,降低了MDA的含量,上调了SnRK2-like、SLAC1、AtrbohD、CPK1表达,下调ABI2、KAT1表达,激活了保卫细胞中H₂O₂信号,气孔开度变小,从而减少了干旱胁迫下水分的散失。说明LoxD基因参与了番茄抗旱性的调控。     

水杨酸对根际低氧胁迫八棱海棠幼苗活性氧代谢的影响

 采用营养液水培系统,以苹果砧木八棱海棠(Malus robusta Rehd.)为试材,用叶面喷施的方法,研究了外源水杨酸(salicylic acid ,SA)对根际低氧胁迫下八棱海棠叶片活性氧(ROS)代谢的影响。结果表明：低氧胁迫下八棱海棠叶片丙二醛(MDA)、超氧阴离子 (O₂)、过氧化氢(H₂O₂)、谷胱甘肽(GSH)含量和抗氧化酶活性均高于对照,而抗坏血酸(AsA)含量低于对照;外源SA明显抑制MDA和O₂的积累,显著增强超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性。说明SA作为化学诱抗剂,可抑制低氧胁迫下苹果幼苗体内活ROS的产生,提高抗氧化酶的活性,降低膜脂过氧化水平,从而减轻低氧胁迫对植株的伤害。     

根系分区灌水对苹果叶片内源激素及生长的影响

 以2年生分根盆栽‘皇家嘎拉’ (Royal Gala) 苹果为试材, 通过全部根系、3 /4、2 /4、1 /4根系灌水和全部根系干旱5种处理研究了根系分区灌水对叶片内源激素变化及枝叶生长的影响。结果表明1 /4、2 /4根系灌水叶片ABA含量提高, IAA、GA₃、ZR含量降低, 枝叶生长显著被抑制, 并认为局部灌水处理对枝叶生长的抑制是由于根系ABA合成量增加、CTK合成量降低, 地上部茎尖和幼叶IAA、GA₃合成量降低共同作用的结果。     

外源ABA处理提高结缕草抗寒性试验

为了探讨外源ABA对结缕草在低温胁迫抗性中的作用,以盆栽结缕草叶片喷施5.0、10.0、15.0 mg/L ABA及根部浇灌相应浓度ABA后,在8℃/5℃（昼温/夜温）低温胁迫下,分别于低温胁迫0、1、2、3、4d测定叶片相关生理参数.结果表明：3种浓度ABA处理均能提高叶片蔗糖磷酸合成酶（SPS）和蔗糖合成酶（SS）酶的活性,提高叶片可溶性总糖、叶绿素含量和相对含水量,降低叶片相对电导率及丙二醛（MDA）含量,减轻低温胁迫对结缕草的伤害,其中以10 mg/L处理的效果最好.说明施用外源ABA可以提高叶片蔗糖合成酶的活性,促进蔗糖的合成,降低细胞水势,提高细胞的保水能力,从而加强结缕草对低温胁迫的抗性.     

5–氨基乙酰丙酸缓解‘红颜’草莓盐胁迫伤害的时间效应研究

为了明确外源5–氨基乙酰丙酸(5-ALA)缓解草莓盐胁迫伤害的适宜处理时间,比较了不同时间点添加外源5-ALA缓解植物盐胁迫伤害的效应,发现在100 mmol·L-1 Na Cl处理前5 d、处理同时或处理后3 d分别用10 mg·L-1 5-ALA溶液浇灌‘红颜’草莓根际,前5 d预处理的效果最佳,喻示着5-ALA的预防效应高于治疗效应。进一步于盐处理前5、10、15和20 d分别用5-ALA溶液根灌草莓苗,发现提前20 d预处理的效果最好,说明至少在20 d以内提前预处理越早,越有利于缓解盐胁迫对草莓苗的伤害。试验观察到,5-ALA缓解草莓盐胁迫伤害主要表现为:(1)缓解盐胁迫导致的草莓叶片叶绿素含量以及叶绿素b/a比值下降;(2)诱导盐胁迫下草莓叶片和根系抗氧化酶活性上升,缓解由盐胁迫导致的超氧阴离子生成速率加快;(3)有利于PSⅡ–PSⅠ之间电子传递,提高光能吸收、捕获、传递效率,减少热耗散,提高光合性能指数;(4)缓解盐胁迫对草莓植株生长的抑制作用,提高植株整体,特别是根系的生物学产量。     

牡丹柱枝孢叶斑病（Cylindrocladium canadense）对叶片光合系统功能的影响

 以牡丹（Paeonia suffruticosa）‘藏枝红’为试验材料,通过测定叶绿素荧光快速诱导动力学 曲线、820 nm 光吸收曲线以及气孔交换参数和H₂O₂ 含量,研究了柱枝孢叶斑病（Cylindrocladium canadense）对牡丹叶片光合性能和光系统功能的影响。结果显示：在病原菌侵染后,牡丹叶片的净光合 速率（Pn）、气孔导度和叶绿素含量均下降,而细胞间隙CO₂ 浓度升高,表明Pn 的降低是受非气孔因素的 影响。Cylindrocladium canadense 的侵染,使H₂O₂ 含量显著升高,快速叶绿素荧光诱导动力学曲线形状 发生明显改变,F v/F m 和PIABS 均显著下降。PSⅡ供体侧、反应中心和受体侧活性均受到抑制,但PSⅡ受 体侧所受抑制比供体侧大。同时,病原菌侵染也使PSⅠ（△I/Io）活性快速下降。由上述研究结果推测： Cylindrocladium canadense 的侵染,使H₂O₂  积累增加,对PSⅠ和PSⅡ的功能造成伤害。PSⅠ活性的下降 阻碍了PSⅡ向PSⅠ的电子传递,过剩激发能增加,导致ROS 增加,抑制D1 蛋白的合成,加剧了对PSⅡ 伤害,这是其侵染抑制牡丹光合系统的主要原因。     

柑橘春梢叶片Ⅰ–型气孔保卫细胞程序性死亡的研究

 柑橘叶片Ⅰ–型气孔器是在叶片发育早期形成的具有6 ~ 8 个副卫细胞和较大保卫细胞的一 类气孔器。以‘稻叶温州蜜柑’（Citrus unshiu）、‘春见’[C. reticulata ×（C. reticulata × C.sinensis）]、‘卡 拉卡拉’红肉脐橙（C. sinensis）、‘HB 柚’（C. grandis）和‘玫瑰橙’（C. sinensis）等5 个柑橘品种不同 发育阶段的春梢叶片为材料,采用本实验室改良的临时装片法和常规石蜡切片法,研究其发育过程中的 Ⅰ–型气孔保卫细胞程序性死亡及其对表皮结构变化的影响。结果表明：叶片发育过程中,气孔密度呈单 峰变化,并在2/3 伸展叶龄时达到峰值。春梢叶片发育后期,‘稻叶温州蜜柑’、‘春见’和‘HB 柚’的 Ⅰ–型气孔保卫细胞退化率较低。‘玫瑰橙’和‘卡拉卡拉’红肉脐橙的Ⅰ–型气孔保卫细胞几乎全部退化。 DAPI 染色显示发生退化的保卫细胞核内染色质凝集并产生核固缩,进一步形成凋亡小体,初步表明细胞 发生程序性死亡。发生程序性死亡的保卫细胞内原生质凝聚,细胞逐步萎缩,气孔逐渐变小并最终关闭 或消失。Ⅰ–型保卫细胞程序性死亡使‘卡拉卡拉’红肉脐橙和‘玫瑰橙’成熟叶片中气孔器内开口分布 与‘稻叶温州蜜柑’的趋于一致。     

锰胁迫对不同砧木苹果幼树锰吸收分配及抗氧化系统的影响

 研究山荆子、八棱海棠和辽砧2号/山荆子3种砧木富士苹果在400 mg · kg^-1锰胁迫条件下树体的生理响应和锰积累特征。结果表明,400 mg · kg^-1锰胁迫下,3种砧木的富士苹果幼树叶片先后出现中毒症状,其中山荆子砧的幼树中毒最重,辽砧2号/山荆子砧次之,八棱海棠砧的最轻。400 mg · kg^-1锰显著抑制了山荆子和辽砧2号/山荆子砧富士苹果幼树的生长,增加了锰在地上部的积累,却促进了八棱海棠富士苹果幼树地下生物量增加和锰在地下部的积累。过量锰导致山荆子和辽砧2号/山荆子苹果叶片自由基和丙二醛含量大量增加,超氧化物歧化酶活性和抗坏血酸含量增加较小,抗氧化物酶活性变化不明显。八棱海棠砧富士苹果幼树受锰胁迫后叶片抗氧化酶超氧化物歧化酶、抗氧化物酶、过氧化氢酶和抗氧化物质AsA活性显著提高,与锰胁迫前相比叶片自由基含量没有显著差异,丙二醛含量增加幅度较小。     

不同供镍水平对苹果植株~(15)N–尿素吸收分配的初步研究

以2年生富士/八棱海棠嫁接苗为试验材料,用5个供镍水平(Ni SO_4·6H_2O)的Hoagland营养液进行砂培,1个月后叶面喷施~(15)N标记的尿素,20 d后测定叶片的镍含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和植株~(15)N–尿素的分配、吸收及利用状况。结果表明:随着施镍量的增加,苹果叶片的镍含量相应增加。低供镍(每株0.5、1.0和2.0 mg NiSO_4·6H_2O)条件下,叶片的GS和SOD活性均不同程度地高于对照(0 mg NiSO_4·6H_2O),其中以单株施镍量1.0 mg NiSO_4·6H_2O处理效果最佳,但是高供镍(10 mg NiSO_4·6H_2O)处理的苹果叶片GS和SOD活性明显低于对照。低供镍(每株0.5、1.0和2.0 mg Ni SO_4·6H_2O)处理的植株~(15)N–尿素利用率均明显高于对照处理,以单株1.0 mg NiSO_4·6H_2O处理的利用率最高,为48.74%,是对照的1.71倍;单株10 mg NiSO_4·6H_2O处理的苹果植株~(15)N–尿素利用率则比对照降低38.26%。此外,镍还会影响苹果植株的~(15)N分配率,单株1.0 mg NiSO_4·6H_2O处理的植株根部~(~(15))N分配率最高,其次是叶片和茎部,其他处理的植株均以叶片部位~(15)N分配率最高。综上所述,适量供镍可以使苹果叶片GS和SOD活性增强,延缓叶片衰老,提高植株对尿素的吸收利用水平,而镍水平过高则影响苹果植株对尿素的吸收和分配。     

根域蓄水调控对苹果叶片光合特性和抗氧化酶活性的影响

以14年生盛果期红富士/平邑甜茶(Malus×domestica Borkh.‘Red Fuji’/M.hupehensis Rehd.)为试材,研究"埋砖蓄水"根域调控处理对根域土壤环境和苹果树叶片生长、光合性能特性、抗氧化酶活力等的影响,为进一步优化有限灌溉条件下的果树栽培管理技术提供理论依据。试验结果表明:根域蓄水调控能显著提高不同深度土层含水量,增加苹果植株叶片含水量及叶绿素和类胡萝卜素含量、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和净光合速率(Pn);使叶片PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和性能指数(PIABS)提高,Tfm值降低,即提高了光能转化为化学能的转化速率;叶片的SOD、POD、CAT活性及MDA含量均显著低于对照。根域蓄水调控改善了根际土壤水分环境,提高了植株光合碳同化速率和电子传递速率,显著减少活性氧的产生,延缓叶片衰老,延长了叶片功能期。     

山东省苹果园磷素投入调查及磷环境负荷风险分析

以山东省苹果园土壤基础地力调查、农户肥料投入量调查和统计数据为基础,采用磷盈余法从区域角度分析了山东省胶东、鲁中南和鲁西南苹果产区果园生产体系中土壤磷素输入输出特点、磷养分盈余和土壤磷环境负荷风险。结果表明,山东省苹果园磷肥平均投入量(P_2O_5,下同)为676.17kg·hm~(-2),其中无机化肥投入的磷为477.36 kg·hm~(-2),占总投入的比例高达70.60%。不同产区间磷素投入存在显著差异,磷投入量以胶东苹果产区最高,为776.52 kg·hm~(-2),其中无机化肥带入的磷占总投入的69.14%,为3个产区最低;鲁西南苹果产区磷投入量最低,为348.90 kg·hm~(-2),但无机化肥带入的磷占总投入的比例最高(82.95%)。山东省97.82%的苹果园磷素处于盈余状态,平均盈余量为407.45 kg·hm~(-2),其中胶东苹果产区最高(615.62 kg·hm~(-2))、鲁中南苹果产区次之(342.81 kg·hm~(-2)),鲁西南苹果产区最低(263.92 kg·hm~(-2))。胶东、鲁中南和鲁西南苹果产区苹果园土壤Olsen-P含量高于风险阈值(50mg·kg~(-1))的样本比例分别为67.34%、40.51%和19.13%。整体来看,山东苹果园土壤Olsen-P含量超过风险阈值的样本比例高达56.69%,高于临界值的样本土壤Olsen-P平均含量为108.34 mg·kg~(-1),是土壤磷淋失环境风险临界值的2.17倍。     

RXRα agonist bexarotene inhibits atherosclerosis in ApoE-/- mice by regulating TGF-β1/Smad2 signaling pathway

AIM To observe the effect of retinoid X receptor α （RXRα） agonist bexarotene （Bex） on the proliferation of transforming growth factor β1 （TGF-β1）-induced vascular smooth muscle cells （VSMCs） and atherosclerosis in apolipoprotein E knockout （ApoE^-/-） mice， and to explore the underlying mechanism. METHODS Ten C57BL/6 mice were selected as normal control group， and 30 ApoE^-/- mice were randomly divided into 3 groups： ApoE^-/- group， ApoE^-/-+Bex5 （5 mg·kg^-1·d^-1 Bex） group and ApoE^-/-+Bex10 （10 mg·kg^-1·d^-1 Bex） group. Bex was intragastrically given once a day for 8 weeks. The levels of triglyceride （TG） and total cholesterol （TC） were determined by oxidase method， and select masking method was used to determine serum levels of low-density lipoprotein cholesterol （LDL-C） and high-density lipoprotein cholesterol （HDL-C）. The protein levels of TGF-β1， p-Smad2 and Smad2 were determined by Western blot. HE staining was used to observe the intima of the thoracic aorta. The VSMCs were cultured with tissue patch method， and the proliferation of VSMCs was measured by BrdU incorporation method. RESULTS The serum levels of TG， TC and LDL-C， and the expression of TGF-β1 and p-Smad2 in thoracic aorta in ApoE^-/- group were significantly higher than those in C57BL/6 group （P<0.01）. Bex increased p-Smad2 protein level in thoracic aorta in a dose-dependent manner， inhibited the intimal plaque formation and vascular medial proliferation， and decreased the plaque area in ApoE^-/- mice （P<0.01）. No significant difference in serum levels of TG， TC， HDL-C and LDL-C， and TGF-β1 and Smad2 expression in thoracic aorta among ApoE^-/- group， ApoE^-/-+Bex5 group and ApoE^-/-+Bex10 group was observed. TGF-β1 （0.1~10 μg/L） promoted the proliferation of VSMCs， while Bex （10^-9~10^-7 mol/L） inhibited TGF-β1 （5 μg/L）-induced proliferation of VSMCs in a concentration-dependent manner. Bex （10^-7 mol/L） synergistically promoted the protein level of p-Smad2 in VSMCs induced by TGF-β1 （P<0.01）， but inhibited TGF-β1-induced nuclear translocation of p-Smad2. CONCLUSION RXRα agonist Bex inhibits the formation of atherosclerosis in ApoE^-/- mice， and its mechanism may be related to the regulation of TGF-β1/Smad2 pathway.