外源钙对镉胁迫下植物生长及耐镉机制研究

镉(Cd)是一种非必需且含有剧毒的重金属元素,经根系吸收、转运和积累对植物有很强的毒害作用。重金属通常不能被降解,易于通过食物链进行生物累积,从而对生态系统和人类健康构成长期威胁,因此应采取措施降低镉污染问题。钙(Ca)是参与各种植物生理过程所必需的大量营养素,如参与植物的生长发育,光合作用,细胞分裂等。由于Ca和Cd之间的化学相似性,Ca可以调节Cd诱导的植物生理代谢变化,因此研究Ca与Cd在植物体内的交互作用具有重要意义。近期研究表明,Ca作为一种外源物质,通过缓解生长抑制,调节重金属的转运和积累,改善光合作用,减轻氧化损伤,从而保护植物免受Cd胁迫。本文综述了钙在镉胁迫下对植物生长,重金属转运和积累,光合作用及氧化胁迫的影响。     

钙离子在植物生理调节中的作用

钙是植物必须的营养元素,同时也是植物体内转导多种生理过程的胞内胞外信号物质之一。胞外Ca2+通过Ca2+通道内流进入胞质,并通过Ca2+-ATPase和Ca2+/H+反向转运蛋白外流,以保持胞质内低Ca2+浓度。同时为了应对植物发育和环境胁迫信号,Ca2+由质膜、液泡膜和内质网膜的Ca2+通道内流进入胞质,导致胞质Ca2+浓度迅速增加,产生钙瞬变和钙振荡,传递到钙信号靶蛋白(如钙调素、钙依赖型蛋白激酶及钙调磷酸酶B类蛋白,引起特异的生理生化反应),这一系列钙信号调节、应答机制构成了植物的钙信号系统。对钙转运系统、钙信号调节和放大及应答方式进行了综述。     

植物Ca2+信号的研究进展

在植物的生长发育过程中,为了适应环境,调节自身代谢和生长,需要对各种外界环境刺激以及植物内部生理信息做出反应,因此,植物产生了自己的信号系统。Ca2 作为一种信号分子在植物细胞信号系统中起着举足轻重的作用。针对国内外对植物Ca2 信号的研究情况,综述了Ca2 信号的产生、Ca2 信号参与的各种植物生理过程、Ca2 信号的检测以及其研究的最新进展。     

植物抗病的Ca~(2+)信号转导研究进展

综述了近年来植物抗病Ca2+信号系统方面的研究进展,包括Ca2+信号的产生及特点、Ca2+的转移系统、钙结合蛋白(CaM)的生理功能、Ca2+信号系统在植物抗病中的可能作用,并对今后的研究方向提出了建议。     

玉米ZmCBL6基因的克隆及其植物表达载体构建

类钙调磷酸酶B蛋白（calcineurin B-like proteins,CBLs）是植物中1类重要的Ca2＋结合蛋白,由其所介导的Ca2＋信号途径广泛参与植物对多种非生物胁迫和某些生长发育信号的应答反应。本论文以水稻OsCBL6序列在GenBank数据库进行TBLASTN查询,获得其在玉米中推测的同源基因ZmCBL6的全长cDNA序列,然后用RT-PCR方法对ZmCBL6基因的编码框cDNA进行了克隆,用生物信息学方法对其编码蛋白的功能域、系统进化和亚细胞定位等进行了分析,并构建了其植物表达载体,为进一步研究其亚细胞定位和通过转基因植物等验证其功能奠定了基础。     

钙、钙调蛋白与植物的有性生殖

钙、钙调蛋白作为信号转导因子，在植物生长发育过程中起着十分重要的作用，在植物有性生殖过程中，钙，钙调蛋白的分布也发生一系列的变化，综述了植物有性生殖过程中的动态，并介绍了一些广泛运用于钙，钙调蛋白研究的方法。     

CBL家族在植物逆境胁迫响应和生长发育中的作用

钙离子作为第二信使,参与植物体中生长发育和逆境胁迫的调节。钙调磷酸酶B类似蛋白CBLs作为钙离子感受器,通过与其互作蛋白激酶作用解密钙信号。CBLs在植物逆境胁迫以及生长发育调控方面起重要作用;近年来,这方面研究工作取得了重要进展。针对CBL家族结构特征及其在植物逆境胁迫和生长发育中的调控作用进行简要概述。     

喀斯特森林植物叶片显微结构的数量特征

测定了喜钙、兼性和嫌钙7种乔木植物的19个叶片解剖结构指标。经主成分分析发现,叶片解剖结构特征可有效区别喜钙植物、兼性植物和嫌钙植物。喜钙植物不具有蜡质层和角质层,在叶片厚度、栅栏组织厚度、中脉厚度、上下表皮厚度、细胞总层数、栅栏细胞层数、海绵细胞层数、栅栏细胞高度、最大导管直径等方面均小于嫌钙植物,而兼性植物介于喜钙植物和嫌钙植物之间,变化幅度较大。此外,短期外源Ca2+处理并不能显著改变喜钙植物叶片解剖特征,进一步证实喜钙植物叶片解剖结构特征是其长期适应钙生环境的必然结果。     

烟草钙素营养研究概况

钙是烟草生长发育必需的营养元素之一,可通过Ca2+信号系统对烟草品质以及抗逆性发挥重要作用。综述了钙素营养在烟草上的研究现状,主要包括钙的生理功能、对烟草抗逆性和品质形成的影响、在烟株体内的积累规律和变异以及烟草钙素与其他营养元素的关系等。     

钙素在植物诱导防御中的作用

植物在受到环境中生物及非生物因子的胁迫后,会产生抗性反应,以保护自身免受损害,我们将这种现象称为植物的诱导抗性。现代研究表明,在植物的诱导防御中,Ca2+以细胞第二信使的身份,在植物免疫应答的信号转导途径中发挥着重要作用。本文总结前人的研究,介绍了植物的诱导防御体系,阐述了环境胁迫下,植物细胞内Ca2+浓度的变化,分析了Ca2+在胞内信号转导过程中的作用机制,最后,强调了钙素在植物诱导防御中的重要性以及在增强植物抵抗力上的应用前景。     

Effects of Boron Nutrition on 45Ca Retranslocation and Distribution in Rape (Brassica napus L. ) Cultivars

Using tracer techniques with the radioisotope 45Ca, the effects of boron supply from soil andnutrient solution on the retranslocation of 45 Ca from leaves to other parts of rape plants were studied. Resultsindicated that only a small portion of foliar-applied 45Ca could be retranslocated to other parts of the rapeplant. There was no pronounced effect of boron level in the soil on 45 Ca retranslocation. Increasing boron con-centrations in the nutrient solution significantly reduced 45 Ca radioactivity in root and stem, but increased 45 Cauptake and 45 Ca translocation to the upper leaves of rape plants. It was suggested that 45 Ca absorbed by newlydeveloped roots was easily distributed to upper leaves of rape plants. Boron may alter distribution of calciumvia its effect on root development or growth of newly developed roots.     

CMLs参与调控植物花粉授粉竞争的作用

目的在显花植物生殖过程中花粉萌发和花粉管生长起着至关重要的作用,这一过程受许多因素的影响,其中钙调素类似蛋白（calmodulin-like proteins,CMLs）通过直接或间接的作用机制调控花粉萌发及花粉管生长。然而,迄今人们对CMLs的功能研究尚少。本文旨在初步了解CMLs蛋白在花粉竞争优势中的作用,为深入探究CMLs蛋白在植物花粉竞争优势中的分子机制奠定理论基础。方法本文主要通过对参与调控花粉萌发以及花粉管生长过程的CMLs蛋白的结构、表达水平、细胞定位及其作用机理的归纳,结合不同植物中出现的花粉竞争现象,综合分析并总结国内外相关研究结果。结果CMLs蛋白约有4个保守的EF手性结构域,当CMLs蛋白结合Ca2+时,其构象发生变化,增强与下游受体蛋白的结合能力,并启动Ca2+依赖的级联信号放大效应,引起花粉管中Ca2+的浓度变化,影响从萌发孔到花粉管顶端Ca2+浓度梯度的形成,从而调控花粉管的正常生长。CMLs蛋白的表达还可以影响Mg2+、NO等离子的浓度变化,影响Ca2+与EF手性结构域的结合及花粉管生长的导向。不同CMLs蛋白具有不同生理功能,其中参与花粉萌发及花粉管生长的CMLs蛋白主要在植物花器官中表达;部分显花植物在受精过程中,不同倍性花粉之间可能由于基因组大小或者营养物质含量的差异,导致萌发率及生长速率的不同。结论CMLs蛋白可能通过在不同倍性花粉中的差异表达,影响花粉在体内萌发的进程,使其在某一时期表现出竞争优势。      

不同处理对草莓成花过程中钙·钙调素及同化物含量的影响

[目的]探讨不同促控剂对草莓成花过程中Ca2+-CaM及同化物含量变化的影响。[方法]以草莓品种宝交早生的当年生子苗为试材,用10 mmol/LEGTA、5 mmol/LTFP和2μmol/LA2318(7清水为对照),对草莓植株进行叶面喷洒试验。[结果]叶片中的Ca2+含量在花芽分化始期时有一积累高峰,花序分化期再次积累成峰值;而顶芽中CaM的含量高峰与叶片Ca2+峰值同时出现或稍后。A23187处理可使植株Ca2+和CaM在花芽分化始期的高峰提前;EGTA处理使植株的Ca2+的含量下降,但CaM的含量变动规律性不大;而TFP可降低植株的CaM含量,但对植株的Ca2+影响不大。各处理植株的可溶性糖、还原糖和淀粉含量在成花前均处于高水平。植株的蛋白质含量在花序原始体出现时形成峰值,随后缓慢降低。[结论]该研究为阐明Ca2+-CaM在草莓花芽分化中的作用机制提供依据。     

穿龙薯蓣钙素缺乏症研究

[目的]研究钙素对穿龙薯蓣生长发育的影响及其缺钙症状。[方法]采用盆栽砂培法栽种穿龙薯蓣,通过对比完全营养液和缺钙营养液处理中穿龙薯蓣的生长状况分析了钙素对穿龙薯蓣生长发育的影响及其缺钙症状。[结果]与全营养液处理相比,在缺钙营养液处理中,35 d后植株下部叶片从叶外缘开始有黄色病斑;50 d后植株下部新出的幼叶干枯,叶尖干枯的老叶已增至19片;55 d后植株的叶片边缘呈波浪状,叶尖呈螺旋形,植株中部有畸形叶,多数花序长度超过20 cm;65 d后畸形叶增多,花序长度是正常花序长度的1倍;85 d后幼嫩的生长点干枯,幼叶出现水渍状斑块,上部嫩叶全为黄绿色,叶簇生,叶尖与叶缘变黄、枯焦坏死。[结论]穿龙薯蓣缺钙的典型症状是叶尖钩状,病症首先出现在上部幼叶。     

不同生态区域沙地建群种油蒿的钙组分特征

为探索同一物种在不同生态区域钙组分特征的差异,选择我国北方沙地重要建群种油蒿(Artemisia ordosica)为研究对象,采集了内蒙古杭锦旗、乌审旗、阿拉善左旗以及宁夏盐池县和陕西榆林市榆阳区不同沙地类型、不同生长阶段的油蒿样品,利用连续组分法测定分析了油蒿的钙组分特征.结果表明,在油蒿的不同器官中,叶水溶性钙和醋酸溶性钙均显著高于枝和根,叶与根盐酸溶性钙均显著高于枝.在不同生态区域,降水量较多的地区油蒿体内水溶性钙含量较多,降水量较少的地区油蒿体内盐酸溶性钙含量较高.分析得知,降水条件较好的地区较高的水溶性钙主要体现在油蒿的叶中,而降水条件较差的地区较高的盐酸溶性钙主要体现在油蒿的叶和根中.油蒿在不同生长阶段钙组分没有显著差异,但不同类型沙地上油蒿的钙组分却有显著差异.可见,不同生态区域的油蒿,生境条件越好体内水溶性钙含量越高,生境条件越差体内盐酸溶性钙含量越高.     

地膜覆盖栽培对黄瓜干物质积累和养分吸收分配规律的影响

覆膜能明显提高黄瓜生育前期的干物质积累和对各营养元素的吸收,初花期二者分别比对照增加75％和79.2％(N、P、K、Ca、Mg五种元素平均);养分吸收高峰比对照提前,出现在采收至采收盛期,五种元素吸收强度平均为420克/亩·日,比对照增加40.1％;覆膜能提高土壤的供肥能力,前期尤为突出。在产量表现上,覆膜区黄瓜亩产7151公斤,比对照增产23.2％。     

CaCl2对烤烟吸收钙、钾营养的影响

以烤烟品种“K326”为材料进行盆栽试验，研究在不同施Ca条件下对烤烟吸收Ca、K营养的影响。结果表明：生育前期（闭棵和旺长期），随着施Ca量的提高，烟叶含Ca量增加，烟茎含Ca量也有增加，但较烟叶少；烟叶和烟茎含K量都增加。生育后期（现蕾和成熟期），烟叶和烟茎的含Ca量以及含K量均下降。成熟期风干鲜叶中，施中Ca量的烟碱含量较高，而施高Ca量的还原糖较高。