外施海藻糖对高温胁迫下小麦幼苗膜脂过氧化的影响

在非生物胁迫条件下,海藻糖可以提高植物的抗逆性,减少逆境胁迫对植物组织的伤害,维持植物的相对正常生长。为了解其具体的作用机制,以小麦为材料,通过检测高温胁迫及室温恢复过程中丙二醛(MDA)含量、过氧化氢(H2O2)含量、超氧自由基(O·-2)含量、抗氧化物质[抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)]含量、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性及其基因转录的表达调控,以探究外源海藻糖对小麦幼苗抗氧化系统的影响。结果表明,在高温胁迫下外源海藻糖处理主要提高了AsA含量,增强了CAT和APX活性,同时上调了Mn-SOD、Cu/ZnSOD、CAT、POD和APX的相对表达量,从而降低了MDA及H2O2的产生。而随后的室温恢复过程基本与高温胁迫的结果一致,也提高了这些酶的基因转录水平以及AsA含量,主要差别是对抗氧化酶活性的影响,即室温恢复阶段外源海藻糖主要提高了POD和APX活性。综合来看,外源海藻糖在小麦幼苗的高温胁迫及室温恢复过程中,通过促进抗氧化酶基因的上调表达,提高抗氧化酶活性和抗氧化物质含量,以酶促和非酶促两种机制共同清除高温胁迫产生的活性氧,减少氧化胁迫的损伤,维持小麦幼苗的生长。     

干旱胁迫下褪黑素对小麦幼苗生长、光合和抗氧化特性的影响

为探究褪黑素对小麦幼苗抗旱性的调节作用,明确褪黑素提高小麦抗旱能力的作用途径,以小麦水地品种西农9871为材料,通过盆栽试验,分析了干旱胁迫下根施褪黑素（100 μmol·L^-1）对小麦幼苗生长、光合特性及活性氧代谢的影响。结果表明,干旱胁迫抑制了小麦的生长,降低了叶片叶绿素含量、气孔导度、净光合速率及PSⅡ最大光化学效率,导致过氧化氢（H₂O₂）与丙二醛（MDA）积累增加及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量升高。在干旱胁迫下根施褪黑素可增加小麦幼苗的生物量和根冠比,维持较高的相对叶片含水量、叶绿素含量、净光合速率及光化学效率,并进一步提高过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)活性及抗坏血酸（ASA）和谷胱甘肽（GSH）的含量,减少了H₂O₂ 与MDA的积累。复水后,根施褪黑素处理的小麦幼苗生长表现出较快的恢复能力。以上结果说明,在干旱胁迫下,褪黑素通过增加根冠比,促进水分吸收,改善叶片的水分状况,并通过增强抗氧化能力,减轻氧化伤害。褪黑素处理的植株表现出较好的水分状况和较轻的氧化伤害,有利于其维持较高的光合能力,从而提高小麦幼苗的抗旱性及恢复生长的能力。     

高光、水分和盐胁迫下小麦光合特性和抗氧化酶系统的比较

为了解植物光合机构及抗氧化酶系统对高光、水分及盐胁迫的适应机制,比较分析了光强1 800 μmol·m^-2·s^-1、20% 聚乙二醇（PEG-6000）和0.3 mol·L^-1 NaCl处理下小麦叶绿素荧光以及抗氧化酶活性的变化。结果表明,与对照相比,高光胁迫、水分胁迫和盐胁迫下小麦叶片相对含水量、总蛋白含量以及叶绿素含量均下降,以水分胁迫效应最显著,盐胁迫次之。三种胁迫均显著降低了小麦叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率、PSII最大光化学效率（F_v/F_m）及电子传递率（ETR）,而显著增加胞间CO₂浓度、非光化学淬灭（NPQ）、脯氨酸及可溶性糖含量,也以水分胁迫效应最显著。三种胁迫下小麦叶片内的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）及过氧化氢酶（CAT）活性随胁迫时间的延长呈现不同的变化趋势。其中,SOD活性在三种胁迫下均呈先升后降的趋势;POD活性在高光和水分胁迫下先升后降,而在盐胁迫下呈上升趋势;CAT活性在高光和盐胁迫下呈上升趋势,而在水分胁迫下呈下降趋势。以上结果表明,在三种环境胁迫中,水分胁迫给小麦带来的伤害最严重,盐胁迫次之,高光胁迫最轻。 此外,小麦抗氧化酶系统在高光胁迫、水分胁迫及盐胁迫下应答机制不同。     

Antioxidant Capacity and Damages Caused by Salinity Stress in Apical and Basal Regions of Rice Leaf

Abstract

We investigated the mechanisms of increased sensitivity to Na⁺ in the apical and basal regions of the rice leaf under salinity. Three-week-old plants were treated with 200 mM NaCl in hydroponic culture for 3 d. Segments 6 cm in length were obtained from the apical and basal regions of the fully expanded uppermost leaves (6th leaf blades) as old and young tissues, respectively. In the plants exposed to 200 mM NaCl, Nitro blue tetrazolium (NBT) reducing activity, and H₂O₂ and Malondialdehyde (MDA) contents significantly increased, accompanied by the swelling of thylakoids and destruction of thylakoid membranes in the apical regions. However, no indication of oxidative damages was observed in the basal region, even though the Na⁺ content in the basal region was comparable to that in the apical region. In the apical region, the capacity to scavenge H₂O₂ was lower than that in the basal region due to decrease in the constitutive levels of ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase. In addition, the activities of antioxidant enzymes except superoxide dismutase and guaiacol peroxidase decreased drastically after 48 hr of exposure to NaCl. By contrast, the activities of catalase and glutathione reductase in the basal region increased compared with those in the control, and other antioxidant enzymes did not decrease under salinity during the experimental period. These results suggest that the capacity to scavenge reactive oxygen species decreased with age, and thus the apical region of the leaf blade suffered severer damage by Na⁺ than the basal region.     

6-BA对Hg2+胁迫下小麦幼苗渗透调节物质及抗氧化特性的影响

为探讨6-苄氨基腺嘌呤(6-BA)对Hg2+胁迫下小麦幼苗生长的调节作用,采用营养液水培法,以小麦品种807为材料,分析了叶面喷施不同浓度的6-BA对Hg2+胁迫下小麦幼苗叶片中渗透调节物质含量、抗氧化酶活性及抗氧化物质含量的影响。结果表明,50mg·L-1 HgCl2处理后,小麦幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量显著降低,过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性下降,还原型抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量显著降低。叶面喷施一定浓度的6-BA能够提高Hg2+胁迫下小麦幼苗叶片的可溶性糖和可溶性蛋白含量,显著提高小麦幼苗叶片的POD、SOD活性和AsA、GSH含量,降低脱氢抗坏血酸(DHA)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,提高小麦幼苗叶片的AsA/DHA和GSH/GSSG比值,从而缓解Hg2+胁迫对小麦幼苗生长的抑制作用。叶面喷施10mg·L-1 6-BA对缓解小麦幼苗Hg2+胁迫效果最好。     

淹水胁迫下小麦根通气组织形成的PCD特征及活性氧作用初探

为了解淹水条件下小麦根通气组织形成的细胞学特点和活性氧(Reactive oxygen species, ROS)在通气组织形成中的作用,以高度耐湿的华麦8号幼苗为材料进行淹水处理,在显微水平上系统地观察了通气组织的形成过程,在分子水平上检测了细胞核DNA的断裂情况,并对ROS的动态变化进行了荧光观察.结果表明:(1)通气组织最先起源于根皮层中部,然后逐渐扩展,到淹水8 d时基本形成,淹水60 d时更为发达;(2)淹水1.5～48 h根皮层出现大量细胞核DNA断裂,且细胞核DNA降解为180～200 bp的片段,证明小麦根通气组织的形成过程是根皮层细胞发生细胞程序化死亡(Programmed cell death, PCD)的过程,而且淹水1.5～48 h是根皮层细胞死亡高峰期;(3)ROS在细胞核DNA发生断裂前开始积累,在通气组织形成中呈现动态变化.上述结果表明, 淹水胁迫下小麦根通气组织形成是一个皮层细胞PCD的过程,并且ROS可能参与介导了PCD的进程.另外,淹水胁迫在前期抑制了次生根的产生,随后又促进了次生根的产生.     

晋麦47幼苗中一个水分胁迫应答蛋白的SDS-PAGE和Nano LC-MS/MS鉴定

水分胁迫应答蛋白的表达与小麦品种的抗旱性密切相关。为了明确与抗旱相关的水分胁迫D-应答蛋白的表达特点及蛋白组成,对小麦品种晋麦47幼苗进行不同供水量处理,应用SDS-PAGE、纳升级液相色谱-电喷雾串联质谱联用技术(Nano LC-MS/MS),分析了水分胁迫D-应答蛋白条带表达量的变化和蛋白组成。SDS-PAGE检测结果表明,水分胁迫D-应答蛋白条带在-0.5 MPa PEG-6000水溶液胁迫下,6 h出现可见表达,胁迫至48 h时表达量最大,之后,此蛋白条带的表达量又逐渐下降;幼苗胁迫48 h后恢复正常供水,复水72 h后该蛋白消失。切取正常供水和胁迫处理两个条件下SDS-PAGE胶差异表达蛋白条带,经质谱分析分别获得两个阳性结果,且正常供水和PEG-6000胁迫两种处理条件下D-应答蛋白组成一致,均由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基和磷酸甘油酸变位酶组成(P<0.05);PEG-6000胁迫条件下两个蛋白(亚基)的鉴定得分分别为1 632和88,覆盖率分别为30%和21%;在鉴定的肽段中,有65个肽段同属于核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基,其中35个肽段可信度均超过阈值分数;有5个肽段同属于磷酸甘油酸变位酶,其中4个肽段的可信度超过阈值分数。结果表明该蛋白条带可能主要由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶大亚基等组成。