染色体端粒与植物衰老及调控研究进展

植物衰老在农业生产中产生巨大的影响，牧草提前衰老导致草地生产力下降，限制草产业的发展。深入揭示植物衰老特性和调控机制，不仅对于阐明植物生态适应性及种群稳定性具有重要价值，而且对于延缓衰老技术和调控措施的选择具有重要实践意义。植物衰老是一个相对复杂的过程，由内部遗传因子和外部环境共同决定。本文综述了植物衰老的概念、研究历史和植物衰老学说，重点论述了植物衰老的端粒学说，并总结了端粒在植物衰老中的研究进展，以为后续从端粒系统角度解析植物衰老机理提供理论参考依据。     

植物衰老的分子生物学基础

 叶片早衰是影响牧草和其他农作物产量和品质的重要因素之一。深刻揭示植物衰老的分子机制,对于牧草等作物生产中采用适宜的延缓衰老技术,进而提高牧草作物的光合生产力和改善其品质具有重要的理论和实践意义。研究表明,植物衰老的起始、伴随衰老发生的生化代谢和生理过程变化,以及随植物衰老进程发生的外部形态特征改变,均是由一群衰老相关基因的特异性有序表达及其协同作用的结果。本研究对近年来有关植物衰老相关基因的克隆、基因功能分类、表达调控和延缓植物衰老基因工程等方面的研究进行了概述,旨在为今后从延缓植物衰老角度改善牧草作物的产量和品质提供参考依据。     

植物端粒DNA结合蛋白及端粒酶活性调控研究

植物衰老和种子劣变机理的研究一直是农业科学领域关注的热点。植物衰老会对农业产生巨大的负面影响，牧草提前衰老也会导致草地生产力下降，限制草产业的发展。由于种子劣变，全球每年约有25%的种子失去活力，导致巨额的经济损失，严重影响农业的健康发展。深入揭示植物衰老特性和调控机制，不仅对于阐明植物生态适应性及种群稳定性具有重要价值，而且对于延缓衰老技术和调控措施的选择具有重要实践意义。在模式植物拟南芥研究中发现，染色体端粒与植物衰老以及种子活力密切相关。端粒是染色体末端的重复DNA序列，由端粒DNA和结合蛋白组成。端粒结合蛋白是一组与端粒DNA结合的蛋白质，主要是帮助稳定端粒结构并保护端粒免受DNA修复系统的干扰，其次还参与了基因表达、DNA复制和染色体结构调节等许多生物学过程。端粒酶由端粒酶逆转录酶（TERT）和端粒酶RNA(TER)两个亚单位组成，端粒酶逆转录酶亚基参与线粒体功能以及相关基因表达调控，通过对端粒酶新功能的探索，有助于提高植物的抗逆性，从而延缓植物的衰老进程，为提高作物产量提供一条新的途径。近年来在植物中研究发现，端粒的动态变化与植物衰老存在相关性，植物端粒内稳态的维持机制仍存...     

植物衰老的生理特征

从衰老的自由基变化、叶绿素含量变化、蛋白质含量变化等几个特征进行相关综述,得出叶绿素含量与衰老的关系;衰老的变化过程中,自由基和活性氧之间的变化关系;蛋白质间个别氨基酸的变化情况等关键性结论,这对植物的衰老研究和抗衰老育种工作有着重要的作用和指导意义。     

植物衰老的生理特征

从衰老的自由基变化、叶绿素含量变化、蛋白质含量变化等几个特征进行相关综述.得出叶绿素含量与衰老的关系;衰老的变化过程中,自由基和活性氧之间的变化关系;蛋白质间个别氨基酸的变化情况等关键性结论,这对植物的衰老研究和抗衰老育种工作有着重要的作用和指导意义.     

外源抗坏血酸对离体苹果叶片衰老的影响

据《园艺学报》2006年第6期报道西北农林科技大学园艺学院和山东农业大学园艺科学与工程学院的研究人员,以“嘎拉”苹果叶片为试材,通过叶柄施加5mmol/l的外源抗坏血酸(AsA),研究了离体苹果叶片衰老过程中AsA-GSH循环及AsA合成酶L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)活性的变化情况,以探讨植物衰老与AsA-GSH循环及AsA合成的关系,为延缓植物衰老研究提供理论依据。     

植物提取物延缓蛋鸡炎性衰老实现延长产蛋周期

延长蛋鸡的产蛋周期是有效提高资源利用率的方法，能够带来巨大的经济和环境效益，对蛋鸡行业的发展具有重要意义。目前延长产蛋周期面临的主要问题是产蛋后期蛋鸡产蛋率和蛋品质下降。出现这一问题的主要原因可能是老龄蛋鸡肠道和输卵管都发生了炎性衰老，导致其功能衰退，从而降低蛋品质。而植物提取物有着良好的抗炎作用，因此可以通过植物提取物延缓蛋鸡炎性衰老，实现蛋鸡产蛋周期的延长。文章通过对蛋鸡肠道和输卵管炎性衰老、植物提取物的抗炎机制进行阐述，为后续的研究和应用提供思路。     

离体桑叶在贮藏过程中生理变化的研究

植物叶片在离开植物体之后会出现一系列重要的生理衰退变化并最终死亡,研究和探索这种生理衰退的过程和原因对于提示叶片的衰老机制,寻求延缓叶片衰老的途径及植物体自然衰老的机制和植物光氧化作用都有着十分重要的意义。到目前止,对包括水稻、小麦、烟草、菜豆等在内的多种植物叶片的生理衰退过程进行了研究,积累了大量的资料;关于桑树离体叶片在贮藏期间的生理变化许晓风曾有过报道。本文主要对本所新培育的适合条桑育桑品种皖桑5号进行了研究,现将2003年春蚕期进行的研究结果报道如下。     

紫花苜蓿MsNAP基因克隆及烟草转化

NAP转录因子是植物体内特有的转录因子,在调控植物生长发育、衰老速度以及响应生物、非生物胁迫等方面有重要作用。采用RT-PCR方法克隆紫花苜蓿NAP转录因子基因,将其命名为MsNAP(GenBank登录号:KM211498.1),MsNAP编码区长822bp,编码274个氨基酸。生物信息学分析显示:其与其他物种NAP蛋白具有较高的同源性,与蒺藜苜蓿同源性最高。荧光定量技术分析结果显示:MsNAP基因在花中表达量最高,衰老叶片中的表达水平远远高于未衰老叶片。利用DNA重组技术将MsNAP基因完整编码区连接至植物表达载体pBI121,成功构建植物表达载体pBI-MsNAP,通过农杆菌介导方法转化烟草,PCR和RT-PCR检测结果显示,成功获得了转MsNAP基因的转基因烟草,初步证明在转基因烟草中外源基因MsNAP能够转录表达,为研究MsNAP基因功能奠定了基础。     

植物半胱氨酸蛋白酶研究进展

半胱氨酸蛋白酶是植物中重要的蛋白酶家族之一,广泛参与种子萌发、幼苗发育,胁迫响应和组织分化衰老等过程.针对这一重要特性,分别综述了半胱氨酸蛋白酶的分类、结构、编码基因和表达调节方式及其在植物生长过程中的作用.     

Breed differences in macrophage infiltration and senescence state in adipose tissues of Wagyu and Holsteins

Obesity stimulates the macrophage infiltration and senescence state in adipose tissues of humans and rodents. The adipogenesis capacity of Japanese Black cattle (Wagyu) is higher than that of Holsteins. We hypothesized that breed differences between Wagyu and Holsteins may affect the level of macrophage infiltration and senescence state in adipose tissues. The macrophage infiltration, senescence marker gene expression and activity of senescence‐associated β‐galactosidase (SA‐βgal) in visceral and intramuscular adipose tissue of Wagyu were higher than those of Holsteins. In contrast, there were no differences in macrophage infiltration, senescence marker gene expression and activity of SA‐βgal in subcutaneous adipose tissue between the breeds. Expression of p53 gene, the master regulator of macrophage infiltration and senescence state, in visceral and intramuscular adipose tissue of Wagyu was higher than that of Holsteins. In contrast, there was no difference in the expression of p53 gene in subcutaneous adipose tissue between the breeds. These results suggest that breed differences in macrophage infiltration and senescence state in adipose tissues of Wagyu and Holsteins are affected by p53 expression.     

蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)叶片衰老的转录组分析

为探究蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）叶片衰老过程中相关基因的分子机制及代谢通路,本研究以其成熟叶片和衰老初期、中期、末期叶片为研究对象。通过转录组测序,比较4个发育阶段样品之间的转录组差异。结果表明,与成熟叶片相比,共筛选出2 990个差异表达基因（DEGs）,在所有衰老样本中表达水平均发生显著变化,其中有2 684条（89.77%）可进行基因功能注释;同时利用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）结果证实了转录组测序的可靠性。进一步分析发现,DEGs涉及高等植物转录因子33个家族,包括ERF、WRKY、bHLH、MYB、NAC和bZIP。此外,还发现了837个与叶片衰老相关的基因。本研究发现了蒺藜苜蓿叶片衰老过程中大量差异表达的基因,为进一步分析蒺藜苜蓿叶片发育和衰老的调控机制提供参考。     

南荻衰老的形态和生理生化特征的研究

为探讨南荻(Miscanthus lutarioriparius)衰老的形态与生理生化特征间的关系,以5种基因型的南荻为试材料,利用目测分级法对其衰老程度进行分级,并测定了旗叶、倒二叶和倒三叶生理生化指标.结果表明:南荻叶片的衰老等级与叶绿素含量成显著负相关,丙二醛(MDA)含量从孕穗期至果实成熟期逐渐增加,超氧化物歧化酶(SOD)活性从孕穗期到抽穗期处于上升阶段,抽穗后到成熟期呈下降趋势;南荻衰老程度在空间上并无规律,但衰老速度在不同基因型间存在差异.     

Prolonged expression of senescence markers in mice exposed to gamma-irradiation

Although ionizing radiation is known to induce cellular senescence in vitro and in vivo, its long-term in vivo effects are not well defined. In this study, we examined the prolonged expression of senescence markers in mice irradiated with single or fractionated doses. C57BL/6 female mice were exposed to 5 Gy of γ-rays in single or 5, 10, 25 fractions. At 2, 4, and 6 months after irradiation, senescence markers including mitochondrial DNA (mtDNA) common deletion, p21, and senescence-associated β-galactosidase (SA β-gal) were monitored in the lung, liver, and kidney. Increases of mtDNA deletion were detected in the lung, liver, and kidney of irradiated groups. p21 expression and SA β-gal staining were also increased in the irradiated groups compared to the non-irradiated control group. Increases of senescence markers persisted up to 6 months after irradiation. Additionally, the extent of mtDNA deletion and the numbers of SA β-gal positive cells were greater as the number of radiation fractions increased. In conclusion, our results showed that ionizing radiation, especially that delivered in fractions, can cause the persistent upregulation of senescence marker expression in vivo. This should be considered when dealing with chronic normal tissue injuries caused by radiation therapy or radiation accidents.     

高寒草甸茎直黄芪物候对模拟季节性不对称增温的响应

植物物候是植物为适应其生长环境而呈现的节律性变化,是气候变化的最敏感指示器之一。为了探讨高寒植物对其生长环境水热变化的响应特征和机制,本研究利用开顶式模拟增温装置进行增温,以茎直黄芪(Astragalus strictus Grah. Ex Bunge)为研究对象,探讨其返青、枯黄物候和生长期长度对2016—2019年季节性不对称性增温(全年、生长季增温)的响应特征和机理。研究发现:茎直黄芪的平均返青物候在年际间差异极显著;2019年与其它年份比较显著提前了茎直黄芪的返青物候;增温未影响茎直黄芪返青物候;与对照比较,全年和生长季增温分别延迟了茎直黄芪枯黄期7.7和1.9 d,缩短了其平均生长期长度1.7和14.5 d;在水分充足条件下增温提前植物的返青物候,延长其枯黄物候,导致生长期延长,自然水分条件相对较低时则相反。综上分析,水分条件是该区域植物生长的主要限制因素之一。     

土槿皮乙酸B增加活性氧水平诱导人乳腺癌MCF-7细胞凋亡和衰老的研究

本研究旨在研究土槿皮乙酸B(PAB)诱导人乳腺癌MCF-7细胞凋亡和衰老与活性氧的关系。在相差显微镜下观察4 μmol/L PAB在36 h诱导细胞凋亡小体的出现;LDH方法显示PAB时间依赖性的增加凋亡比率;SA-β-半乳糖苷酶显示4 μmol/L PAB作用3 d后,去药再作用5 d,96%的细胞蓝染,细胞变大且扁平;流式细胞仪检测用DCFH-DA染色后4 μmol/L PAB 时间依赖性增加细胞内活性氧水平。所以4 μmol/L PAB通过增加细胞内活性氧水平促进细胞凋亡和衰老。     

钙素营养对果实衰老调控的研究进展

钙是果树生长发育所必需的营养元素，也是一种具有多种生理功能的细胞内信号分子，它在果实贮藏方面发挥着极其重要的作用，因此，探明钙调控果实衰老的作用机制一直是人们关注的课题。文章根据近年来有关钙与果实采后生理的研究进展，综述了钙调控果实衰老的作用机制，重点概述了果实钙素的吸收、运输与分布，钙对果实细胞膜及细胞壁结构和功能的影响，钙对果实衰老相关的酶活性和基因表达的调节作用，钙与激素的协同作用；明确了钙通过维持细胞膜的完整性、维持细胞壁结构和功能的稳定性，与钙调素结合调节酶活性及其代谢过程，调控与衰老有关的激素合成从而延缓果实衰老。     

果园生草对苹果叶片衰老过程中生理特性的影响

为了探讨果园生草对苹果叶片衰老过程中生理特性的影响，以果园生草和清耕（对照）条件下5年生苹果园为试材，研究了叶片衰老过程中叶绿素、净光合速率、抗氧化酶活性、活性氧和丙二醛含量变化规律。结果表明，与清耕处理相比，果园生草处理提高了叶片衰老过程中叶片超氧化物歧化酶和过氧化物酶的活性，使超氧阴离子、过氧化氢和丙二醛含量保持相对较低的水平，延缓了叶绿素的降解，从而延缓了叶片衰老，提高了其净光合速率。因此，果园生草促使衰老叶片维持较高的抗氧化酶活性，延缓了衰老进程，提高了叶片制造光合产物的能力。     

日本结缕草衰老叶片全长cDNA文库构建及酵母单杂交筛选验证

脱镁叶绿素脱镁叶绿酸水解酶（Pheophytin pheophorbide hydrolase,PPH）是叶绿素降解过程中的一个关键酶,目前有关日本结缕草（Zoysia japonica）PPH基因的上游调控机制仍不是十分清楚,筛选日本结缕草ZjPPH1基因上游转录因子可以为延长绿期延缓衰老提供理论依据。本研究利用Clontech的SMRT cDNA合成技术构建一个日本结缕草衰老叶片的高质量全长cDNA文库,其滴度为2.0×10⁶ cfu·mL^-1,插入片段平均长度大于1 kb,cDNA片段插入重组率为100%。该文库的完整性较高,可涵盖绝大多数基因信息,为酵母单杂交筛选奠定了基础。利用酵母单杂交技术,筛选到可与ZjPPH1基因启动子片段结合的候选菌落42个,并对20个候选基因进行测序和生物信息学分析,初步筛选到6个参与细胞生长和衰老过程的重要候选基因,为进一步探索ZjPPH1基因在日本结缕草衰老和叶绿素降解中的上游调控机制提供了理论支撑。