棉花幼苗对低温胁迫的响应及抗冷机制初步研究

【目的】探讨棉花不同组织对低温胁迫的响应,初步探讨研究抗冷的生理生化和分子机制。【方法】测定了4个抗冷性差异显著的材料在低温处理后的生物量、抗氧化酶活力和可溶性蛋白含量,同时分析了抗冷相关基因在豫2067根、茎、叶的表达情况。【结果】4℃低温处理24 h对冷敏感材料生长抑制最大,对根系生长的抑制大于地上部分;细胞膜透性测定结果表明,受低温胁迫后4个材料根系细胞膜能保持相对稳定的结构,而叶片细胞膜对低温胁迫敏感,抗冷材料叶片细胞膜稳定性大于冷敏感材料,低温胁迫后叶片细胞膜透性与棉花的抗冷性呈负相关,可以作为棉花抗冷性的鉴定指标;棉花在受到低温胁迫24 h后,抗冷材料根中SOD的活力基本不变,冷敏感材料根中SOD的活力却极显著下降,2个材料的根系中POD、CAT的活力均下降,但抗冷材料豫2067下降的幅度小于冷敏感材料,可溶性蛋白含量在抗冷材料叶茎中基本不变,在冷敏材料的叶片和茎中均下降。低温胁迫后5个与抗冷相关的基因在豫2067叶片中上调表达的多于下调表达的,上调表达的基因分别是脂肪酸脱氢酶基因、胁迫诱导蛋白基因、假定R2R3-MYB转录因子基因、b HLH1转录因子基因;在根中下调表达的多于上调表达的,下调的基因分别为b HLH1转录因子基因、胁迫诱导蛋白基因、伸展蛋白基因2,这与根系的生长受抑制的结果是一致的。【结论】推测这些抗冷相关基因在叶片中的上调表达与叶片生长受低温抑制程度低有一定的关系。     

剪叶对云南烤烟漂浮苗抗氧化酶活性和根系形态建成的效应

 用分光光度法和扫描法分别研究了剪叶对云南烟区烤烟主要品种“云87”、“红大”和“K326”漂浮苗抗氧化酶活性和根系形态建成的效应。结果表明：在漂浮苗的不同发育时期,剪叶均能提高“K326”的过氧化氢酶（CAT）活性、“云87”和“K326”的过氧化物酶（POD）活性以及’红大’的超氧化物歧化酶（SOD）活性,但对“云87”和“红大”的CAT活性、“红大”的POD活性以及“云87”和“K326”的SOD活性则起提高或降低作用;剪叶在绝大多数情况下可改变3个品种漂浮苗主要抗氧化酶类活性随烟苗生长发育过程而变化的相关性特征,并对根系形态建成相关指标间的相关性性质和程度均产生不同影响,对“云87”影响最大,其次为“K326”,对“红大”影响最小。因此,剪叶对云南烟区“云87”、“红大”和“K326”漂浮苗抗氧化酶活性和根系形态建成具体指标的促进效应因品种、烟苗发育时期和具体指标而异。本研究可为云南烟区烤烟漂浮育苗中剪叶的合理应用提供理论基础。     

大豆在不同铁水平下生理特性与品种耐性的关系

为了探明不同铁水平下大豆生理特性的变化与品种耐性的关系,以铁效率差异显著的铁高效(吉育99)和铁低效(吉育93)大豆品种为试材,采用水培方式,裂区设计,基因型为主区,铁处理为裂区,测定大豆抗氧化酶活性、叶绿素荧光参数、叶绿素相对值(SPAD)和干重,并通过典型性相关性分析、建立二次多项式逐步回归方程以及Logistic模型对测定指标进行分析。结果表明,铁胁迫条件下,大豆基因型、铁浓度,以及两者间的互作效应对大豆叶绿素荧光参数和抗氧化酶活性影响显著;铁高效品种的PSⅡ实际光化学量子效率(Phi PSⅡ)、电子传递速率(ETR)、暗适应下PSSⅡ的最大光化学效率(Fv/Fm)以及SOD、POD和CAT活性显著高于铁低效品种。典型性相关分析表明,过氧化氢清除能力与PSⅡ实际光化学效率显著相关。通过建立二次多项式逐步回归方程发现,2个品种的SPAD均与Fv/Fm呈正相关,干重与Phi PSⅡ呈正相关;铁高效品种的SPAD和干重均与Phi PSⅡ呈正相关,而铁低效品种SPAD和干重则与Fv/Fm呈正相关。Logistic模型分析表明,在低铁条件下,铁高效品种V和Vm均高于铁低效品种。综上,铁高效大豆品种在低铁条件下通过维持较高的CAT活性和Phi PSⅡ,避免膜质过氧化导致的光合能力下降,并通过提高V和Vm加快干物质的积累,增强对铁胁迫的耐性。本研究结果为大豆铁高效育种提供了一定的理论参考。     

金银花提取物对热应激肉牛血清激素及抗氧化指标的影响

本试验旨在研究在夏季高温条件下添加金银花提取物对热应激肉牛血清激素及抗氧化指标的影响。选择体重(360±20)kg的健康锦江黄牛20头分为4组,分别在精料中添加0(对照)、0.2%、0.4%和0.6%金银花提取物,每组5个重复,每个重复1头。预试期10 d,正试期60 d。结果显示:与对照组比较,1)在40 d,0.2%和0.6%组试验牛的体温显著低于对照组(P0.05);金银花提取物对肉牛日增重无显著影响(P0.05)。2)试验组肉牛的血清三碘甲状腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)含量升高,皮质醇(COR)含量下降。3)试验组肉牛血清总抗氧化能力(T-AOC)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均提高,丙二醛(MDA)含量降低。结果提示,金银花提取物可改善肉牛抗氧化性能,缓解肉牛热应激反应,但对增重没有显著影响;综合各项指标认为精料中添加0.2%较为适宜。     

阿特拉津胁迫下外源磷对香蒲磷吸收和抗氧化酶系统的影响

为探明阿特拉津和外源磷对水生植物磷吸收及抗氧化酶系统影响的复合效应,选取典型的湿地植物香蒲(Typha angustifolia L.)为供试植物,采用水培实验,研究阿特拉津(0、0.5、2 mg·L~(-1)和5 mg·L~(-1))和外源磷(0.5、4 mg·L~(-1)和10 mg·L~(-1))交互作用对香蒲体内磷含量、叶绿素含量以及抗氧化酶活性的影响。结果表明:阿特拉津胁迫下,外源磷相较于对照显著提高了香蒲地上(310.47%)和地下部(165.81%)平均磷含量;中低浓度(0.5 mg·L~(-1)与2 mg·L~(-1))阿特拉津处理下,随着外源磷浓度增加,叶绿素a、叶绿素b含量升高,过氧化氢酶(CAT)及谷胱甘肽(GSH)活性增强,丙二醛(MDA)含量则显著降低;高浓度阿特拉津(5 mg·L~(-1))处理下,外源磷降低了叶绿素a、叶绿素b含量及超氧化物歧化酶(SOD)、CAT、GSH活性,却提高了MDA的积累。因此,中低浓度阿特拉津胁迫下外源磷能够提高香蒲体内磷含量、叶绿素含量及抗氧化酶系统活性,而高浓度阿特拉津与外源磷的复合效应表现为协同抑制,研究结果有助于理解阿特拉津胁迫与外源磷交互作用下水生植物响应的生理生化机制。     

不同磷效率小麦幼苗对铅胁迫的响应机制

为明确不同磷效率小麦品种对铅（Pb）胁迫的响应机制,以前期筛选的磷转运效率不同的小麦品种为材料,通过营养液培养法,综合分析了不同磷效率小麦品种在不同Pb处理（0、0.05、0.10、0.50、1.00、2.50、5.00 mmol·L^-1）下,根系形态、光合色素含量、Pb与磷的吸收和转运,以及抗氧化系统的相互关系。结果表明：<0.10 mmol·L^-1 Pb处理显著增加了小麦幼苗的生物量、根长、表面积、根尖数、光合色素以及可溶性蛋白含量（P<0.05）;≥0.50 mmol·L^-1 Pb处理显著降低了根长、表面积、根尖数、光合色素和可溶性蛋白含量,增加了根系直径、抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性、MDA含量。小麦地上部和根系的Pb含量均随着Pb浓度的升高而增加,其中,磷低效品种的根系Pb含量是磷高效品种的2.04倍,磷高效品种地上部Pb含量却是磷低效品种的2.48倍。相关性分析表明,根系和地上部Pb含量与根长、表面积、根尖数、根系可溶性蛋白和细胞膜透性均呈极显著负相关（P<0.01）,与根系直径和根系抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性均呈极显著正相关,说明Pb胁迫下不同磷效率小麦通过降低根长、表面积、根尖数等减少了对Pb的吸收和转运,同时通过增加根系直径及抗氧化物酶活性来抵御外界Pb的胁迫。另外,磷低效品种根系对Pb吸收量大,但转运量小;而磷高效品种对Pb吸收量少,但转运量大。与磷低效品种相比,磷高效品种的根系直径更大,磷转运效率更高,对Pb胁迫表现出更强的耐性。     

谷子类受体蛋白激酶基因SiRLK35在水稻中对盐胁迫的响应

【目的】盐胁迫影响作物的产量和品质,而作物的耐盐性受特定基因的调控。在前期获得谷子类受体蛋白激酶基因SiRLK35过表达水稻株系的基础上,拟结合植株在盐胁迫下的表型,对部分盐胁迫指标及响应基因的表达模式进行检测和验证,解析谷子SiRLK35参与盐害响应的可能机制。【方法】 选取谷子SiRLK35过表达水稻株系,分别为过表达株系（over-expression,OE）-1（OE-1）、OE-2和OE-3,以野生型中花11为对照,实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）检测各株系中SiRLK35的表达情况;分别用含0、150和200 mmol·L ^-1 NaCl的MS培养液处理三叶期的对照及转基因株系幼苗,观察其表型,统计150 mmol·L ^-1 NaCl处理3 d后苗长及根长;用150 mmol·L ^-1 NaCl处理四叶期幼苗,统计处理14 d后材料干重、死亡率和死叶率,对各材料的耐盐性进行评价;进一步挑选SiRLK35过表达程度高且耐盐表型好的OE-1株系,利用3,3'-二氨基联苯胺（3,3'-Diaminobenzidine,DAB)和氮蓝四唑（nitrotetrazolium blue chloride,NBT）染色检测其胁迫下过氧化物积累及超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化物酶（peroxidase,POD）的活性;并对部分盐害响应基因的表达模式进行检测。 【结果】 谷子SiRLK35在株系OE-1中的相对表达量最高;150 mmol·L ^-1NaCl处理3 d幼苗后,中花11苗长和根长的生长受抑制程度均大于SiRLK35过表达株系,其中OE-1的受抑制程度最小;四叶期幼苗经150 mmol·L ^-1 NaCl处理14 d后,转基因株系地上部和地下部干重降低幅度均低于对照,且幼苗死亡率和死叶率均低于对照;盐胁迫下对照过氧化染色反应明显,O ^2-和H₂O₂的积累均高于过表达植株,SOD和POD抗氧化酶活性均高于对照;部分盐害响应基因在SiRLK35过表达株系中表现为上调,其中,OsLEA3在盐处理24 h的相对表达量是对照中的1.9倍。 【结论】 谷子SiRLK35异源转化水稻获得的过表达株系对盐胁迫具有一定的抗性,SiRLK35可通过调控抗氧化酶活性及相关信号途径,从而参与盐害响应。     

视网膜色素上皮细胞光氧化损伤及原花青素B2的保护作用

蓝光可诱导视网膜色素上皮(RPE)细胞发生光损伤,是年龄相关性眼病的主要发病机制之一。随着年龄增长,脂褐素在RPE细胞中沉积,蓝光能诱导RPE细胞中的脂褐素产生活性氧自由基(ROS),导致光氧化损伤。为了进一步研究蓝光诱导RPE细胞损伤的机制,采用累积了脂褐素主要成分N-亚视-N-视黄基-乙醇胺(A2E)的ARPE-19细胞作为RPE细胞光氧化损伤模型,对细胞活性、ROS、内质网应激(ER stress)蛋白及caspases进行检测,结果显示蓝光可降低RPE细胞活性,增加了ROS生成量,并且与内质网应激(ER stress)反应以及caspase-9和caspase-3的活化相关。此外,经原花青素B2处理后,RPE细胞活性显著提高,并且过氧化物歧化酶(SOD)活力及还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著增加。这些结果表明,葡萄原花青素B2可能通过提高细胞内抗氧化酶活力降低氧化应激反应,从而抑制蓝光诱导RPE细胞损伤。     

外源有机酸对蚯蚓Zn积累的影响及毒性研究

为研究外源有机酸是否会增加土壤动物蚯蚓对重金属的吸收,从而加剧重金属对土壤生态系统的危害,采用溶液法,以锌为目标污染物,研究添加有机酸(乙酸、草酸、柠檬酸和EDTA)后,重金属对蚯蚓的毒害效应。结果表明,有机酸能有效缓解Zn对蚯蚓的毒性,缓解强弱顺序为EDTA柠檬酸草酸乙酸,主要表现为蚯蚓死亡率降低。暴露在Zn浓度为5,10,15 mg/L的溶液中时,死亡率分别为20%,55%,83.75%,随着有机酸浓度增加,蚯蚓死亡率下降越显著;抗氧化酶(SOD、CAT)和丙二醛(MDA)含量下降,不同的有机酸对蚯蚓SOD、CAT活性的影响不一,MDA含量则有明显的下降趋势,甚至接近于对照水平。这主要是由于有机酸抑制了蚯蚓对Zn的富集,有机酸的络合作用改变了Zn的亚细胞分布,E(胞残渣)组分的比例下降,而H(热稳定组分)组分上升,从而降低了重金属所引起的毒害。因此,有机酸在控制重金属的生物可利用性方面具有重要作用。     

石油暴露对栉孔扇贝免疫酶活性及血细胞稳定性的影响

实验室条件下设置海水石油烃质量浓度分别为0.05 mg/L,0.30 mg/L,0.50 mg/L和1.00 mg/L,以栉孔扇贝(Chlamys farreri)为实验对象,实验时间为30 d,分别在0,0.5 d,3 d,6 d,10 d,15 d,21 d和30 d取样,测定其消化盲囊、鳃丝和血淋巴部分免疫酶活性和细胞稳定性指标。结果显示,低浓度0.05 mg/L处理组,各指标变化不显著(P0.05),0.30 mg/L和0.50 mg/L处理组中,消化盲囊和鳃丝的碱性磷酸酶(ALP)、超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活力在实验期间显著升高(P0.05);在高浓度1.00 mg/L处理组,消化盲囊和鳃丝的ALP、SOD和GPx活力在实验中后期接近或者低于对照组的水平,其中鳃丝各指标变化较为明显;0.05 mg/L处理组血细胞膜稳定性未受影响(P0.05),而其余各浓度组在实验中后期都明显低于对照组水平(P0.05),浓度越高,细胞膜稳定性降低速度越快。结果表明,0.05 mg/L低浓度石油烃污染在整个实验时间内并未对栉孔扇贝造成伤害,0.30 mg/L和0.50 mg/L浓度石油烃短期对其造成的影响较小,但随着实验时间的延长,血细胞膜稳定性显著降低(P0.05),机体受到一定程度的损伤;1.00 mg/L浓度石油烃对栉孔扇贝的影响非常明显,3 d内便造成了鳃丝的氧化损伤和血细胞膜稳定性的大幅度降低;相同浓度石油烃暴露下,鳃丝抗氧化酶和ALP的变化较消化盲囊明显,对石油烃反应更敏感;实验中各项指标的变化呈现剂量效应和时间效应关系,可以尝试用作评价海洋石油烃污染程度的生物监测指标。