液泡膜质子泵与植物耐盐相关性研究

土壤盐渍化是一个世界性的资源问题和生态问题,盐分胁迫几乎会影响植物所有重要的生命活动,造成植物的减产或其他不利影响.液泡膜质子泵(H~+-ATPase和H~+-PPase)在植物细胞的跨膜物质转运、胞内pH值平衡等诸多生理活性方面都发挥关键作用.因此,在植物对环境胁迫的响应过程中,液泡膜质子泵活性的调节对植物的耐盐性具有重要意义.本文结合植物液泡膜H~+-ATPase和H~+-PPase的分子结构、生理功能及其在盐胁迫下调节机理的研究结果,阐述了植物液泡膜质子泵的生理功能与植物耐盐性的相关性,并对其仍未解决的问题进行了展望.     

盐胁迫及La3+对不同耐盐性水稻根中抗氧化酶及质膜H+-ATPase的影响

用盐敏感的武运粳8号和强耐盐的韭菜青两个粳稻品种,比较了盐胁迫条件下根中抗氧化酶类和质膜H＋-ATPase活性的变化以及La^3＋对其变化的影响。结果表明,两个品种根中SOD和APX活性无显著区别,但耐盐品种的CAT和POD活性强于盐敏感品种。盐胁迫不同程度地提高了两者抗氧化酶活性。La^3＋对其影响最显著的差异出现在高盐条件下（200-300mmolL^-1NaCl）,对耐盐品种添加La^3＋可以提高上述4种酶的活力,而对盐敏感品种,La^3＋的作用不明显。对盐敏感品种,盐胁迫导致其质膜H＋-ATPase活性持续下降,添加La^3＋明显提高其H＋-ATPase活性,而对耐盐品种,盐胁迫导致其质膜H＋-ATPase活性呈现先降后升的趋势,La^3＋对其活性影响不大。进一步分析表明,上述H＋-ATPase活性变化及La^3＋对其影响均发生在转录水平上。据此推测,以上2个品种可能具有完全不同的盐胁迫响应机制。     

硅对盐胁迫下黄瓜叶片膜脂过氧化和活性氧清除系统的影响

研究了水培条件下硅对盐胁迫时黄瓜幼苗膜脂过氧化和活性氧清除系统的影响。结果表明,加硅使盐胁迫下黄瓜幼苗叶片保护酶(SOD,AsA-POD,G-POD)的活性显著升高,抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量明显增加,黄瓜叶片的丙二醛(MDA)的含量显著下降。加硅可显著提高盐胁迫条件下黄瓜叶片相对含水量,降低叶片电解质渗漏率。因此,加硅可减轻盐胁迫对黄瓜幼苗的伤害,硅参与了植物的代谢或生理活动。     

铝胁迫对小麦的影响及小麦的抗铝机理

简要概述了铝胁迫对小麦的影响及小麦的抗铝机理。小麦根主要吸收单核铝且主要积累于0～5mm根尖处。在铝胁迫下，小麦细胞对Ca^2＋和Mg^2＋等元素的净吸收量减少，细胞中游离脯氨酸含量增加，液泡膜中Ca^2＋-ATP酶、H^＋-ATP酶活性和磷脂的含量下降。线粒体中Ca^2＋-ATP酶、H^＋-ATP酶和焦磷酸酶活性也下降。小麦通过增加有机酸、磷酸、蛋白质、已糖、糖醛酸的分泌，增加钙、磷的含量，提高根际pH覆保持低水平的渗透势来抵抗铝毒。     

渗透胁迫下外源试剂对玉米幼苗微粒体膜Ca^2＋-ATPase活性的影响

以钙离子鳌合剂EGTA、钙通道阻断剂vp、钙调素拮抗剂TFP和ABA分别处理玉米幼苗,对渗透胁迫下根系和叶片质膜、液泡膜、线粒体膜以及总微膜Ca2 -A11)ase活性进行了测定.结果表明,正常条件下,叶片和根系微膜系统总Ca2 -ATPase活性随光照时间延长出现一个峰值.总体比较,渗透胁迫下三种膜上Ca2 -ATPase活性相当,而且均随渗透胁迫发生不同程度的变化.就微膜系统总酶活变化而言,叶片高于根系,渗透胁迫降低叶片酶活;而渗透胁迫对根系酶活性影响不大.分解列三种膜上,渗透胁迫对叶片酶活的提高均表现为正效应,根系上.对线粒体膜和液泡膜酶活提高表现为正效应,而对质膜酶活表现为显著抑制.外源试剂处理发现,ABA和EGTA在叶片上均可逆转PEG降低总酶活的效应,且在处理6 h时使得酶活性显著超过正常水平;而根系上表现不一:其中,vp对质膜上PEG提高酶活效应抑制作用较大.且显著提高线粒体膜酶活;ABA显著提高液泡膜上酶活性;TFP处理在胁迫前期基本表现为促进作用,而6 h之后大都表现为抑制效应.说明:渗透胁迫下,玉米叶片质膜、液泡膜以及线粒体膜均参与了胞质钙离子稳态的调控过程,外源试剂处理对Ca2 -ATPase具不同程度的调节作用,叶片和根系Ca2 -ATPase对外源试剂响应存在差异性.     

钙对水淹胁迫下辣椒幼苗生长的影响

以贵州省花溪党武辣椒为试材,通过浸种和叶面喷施不同浓度Ca^2＋处理,研究根际水淹胁迫下Ca^2＋对辣椒幼苗生长的影响,探索最佳Ca^2＋处理方法,以期最大程度上减轻水淹胁迫对辣椒植株的伤害。研究结果表明：钙素对水淹胁迫下辣椒幼苗的调控效应具有两面性,一定浓度范围内成正效应,过高反而成负效应。其结论为：Ca^2＋减轻水淹对辣椒幼苗伤害的最佳处理方法为：10mmol／L Ca^2＋浸种处理。     

高温胁迫对早稻根系质膜ATPase活性及NH+4吸收的影响

选用高温耐性品种农大228、082和高温敏感品种茉莉占、协青早B，比较研究了高温胁迫对根系质膜ATPase活性和NH4^＋吸收速率的影响。结果表明，高温胁迫下，农大228和082根系质膜H^＋-ATPase和Ca^2＋-ATPase活性均比对照提高，而茉莉占和协青早B分别比对照大幅度下降，品种间差异显著（Duncan’s法检验）。根系质膜蛋白含量在高温胁迫后均表现下降。082的NH4^＋吸收速率不受高温影响，热敏感型品种NH4^＋吸收速率受高温胁迫明显下降。     

NaCl和Na2CO3 对玉米生长和生理胁迫效应的比较研究

分别用不同浓度的NaCl和Na2CO3溶液处理玉米,然后测定干重、渗透调节能力的变化,离子、丙二醛(MDA)、氨基酸（AA）、有机酸（OA）、脯氨酸(Pro)、可溶性糖(SS)的含量,液泡膜H+-ATPase（V-H+-ATPase）,液泡膜H+-PPase(V-H+-PPase)、超氧化物岐化酶（SOD）的活性。结果表明,玉米在Na2CO3作用下,其生长和生理变化和NaCl胁     

硅对盐胁迫下黄瓜幼苗细胞膜伤害及其保护酶活性的影响

以抗盐性不同的两个黄瓜品种为材料,研究硅对NaCl胁迫下黄瓜幼苗细胞膜伤害及其保护酶活性的影响。结果表明:盐胁迫下细胞的膜质过氧化程度明显加剧,丙二醛(MDA)含量显著增加;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性均有不同程度的下降。外源硅降低了幼苗叶片质膜透性,提高了盐胁迫下黄瓜幼苗体内SOD、POD酶活性,但对CAT活性影响不大。     

黄瓜幼苗对NaCl胁迫的生理响应

土壤盐渍化是人类面临的生态危机之一,它严重影响植物的正常生长。本文采用向1/2 Hoagland营养液中按一定比例添加中性盐(NaCl)模拟盐胁迫的方式,调查了NaCl胁迫对黄瓜幼苗生长的影响。结果表明：（1）NaCl胁迫下,黄瓜幼苗的株高、叶面积、地上部分鲜重、总根数、总根长及根系鲜重均呈下降趋势,除地上部分鲜重外,其余均随NaCl浓度的增加而明显下降。（2）NaCl胁迫下,黄瓜幼苗的叶绿素含量明显提高,但随NaCl浓度的增加叶绿素含量呈下降态势。（3） NaCl胁迫能明显降低黄瓜幼苗根苗SOD、POD、CAT活性,且地下部分SOD与CAT酶活性下降幅度大于地上部分。（4）黄瓜根苗的MDA含量随NaCl有胁迫浓度的增加而明显增加。（5）盐胁迫下,由于黄瓜幼苗根苗的抗氧化酶活性下降,从而使其膜质过氧化加重,最终导致其根苗生长受到明显的抑制。     

小麦质膜质子ATP酶基因和启动子序列(登录号:AY829002)

Plant plasma membrane H^＋ -ATPase fuels ATP and pumps protons from the cytoplasm to the cell exterior resulting in acidification of plant cell wall and alkalinization of cytoplasm. This electrochemical gradient across the PM plays an extremely important role in plant growth and development. We isolated promoter and complete gene of plasma membrane H^＋ -ATPase from common wheat （Triticum aestivum L.cv. yumai 18）. The genomic sequence of the enzyme includes fourteen introns and fifteen exons. Existence of GGGCGGG sequence in promoter, located upstream-135, indicates that the enzyme is typical of “housekeeping” genes expressed in most tissues.     

水稻质膜H+-ATPase基因对拟南芥遗传转化及其抗盐性分析

RT-PCR扩增得水稻质膜H -ATPase全长cDNA(PM-H -ATPase),构建了植物表达载体获得质粒pBI121-PM-H -ATPase,农杆菌介导、真空渗入法转化PM-H -ATPase基因入拟南芥,得35株T1代卡那抗性植株.抗性植株PCR分析表明,抗性植株整合了目的基因.Northern杂交分析进一步表明T3代转基因拟南芥表达了目的基因.抗盐(NaHCO3和NaC1)性分析表明:转基因植株的耐盐能力明显高于野生型;盐碱胁迫下转基因植株开花优先于野生型植株.     

光敏核不育水稻农垦58S花粉败育过程中Ca2+-ATPase的变化

运用电镜细胞化学技术(铅盐沉淀法),对长日照条件下光敏核不育水稻农垦58S和可育株系58N花药发育的不同时期进行了Ca²⁺-ATPase定位研究。结果表明,Ca²⁺-ATPase颗粒在可育与不育水稻的花药壁、花粉及药隔中的出现时间和数量具有明显差异。可育花药在花粉母细胞时期,药壁细胞内出现Ca²⁺-ATPase颗粒,至单核花粉后期,解体的绒毡层细胞和乌氏体表面分布大量的Ca²⁺-ATPase颗粒;与可育材料相比,不育花药在花粉发育的同时期,Ca²⁺-ATPase颗粒在药壁各层细胞内不仅出现的时间滞后,且分布的数量较少,到二核花粉时期(花粉已畸形空瘪),药壁表皮细胞的液泡膜上、绒毡层细胞质中及乌氏体表面才出现明显的Ca²⁺-ATPase颗粒。可育花粉单核早期,花粉细胞内线粒体膜上有少量的Ca²⁺-ATPase分布;单核花粉中期,花粉外壁上有少量的Ca²⁺-ATPase分布;到单核花粉后期,Ca²⁺-ATPase颗粒大量分布在花粉外壁、内壁及细胞质膜和细胞核中。而不育花粉在单核花粉发育中都未见Ca²⁺-ATPase的分布,到花粉败育空瘪时才出现明显的Ca²⁺-ATPase颗粒,但数量较可育花粉同期同部位少。可育花药药隔细胞中Ca²⁺-ATPase在花粉母细胞减数分裂期就有分布,而不育花药到单核花粉早期药隔中才有少量的Ca²⁺-ATPase分布。由此推测,水稻不育系在其花粉发育中,由于细胞壁和质膜上Ca²⁺-ATPase颗粒出现时间滞后和数量减少影响到细胞膜钙泵将Ca²⁺由胞质向胞外转运的功能,致使胞质内Ca²⁺过多积累,导致花粉败育。     

百脉根液泡膜H+-PPase基因LcVP1植物表达载体构建与转基因毛白杨的获得

为通过基因工程手段进行杨树耐盐性状的遗传改良,本文分析已克隆的百脉根液泡膜H+-PPase基因LcVP1的cDNA序列,根据其与植物表达中间载体pGN上的酶切位点设计一对带酶切位点的特异性引物,以测序质粒为模板,PCR扩增百脉根液泡膜H+-PPase基因开放阅读框片段。双酶切PCR回收产物和pGN载体,将目的片段定向连接构建成植物表达载体pGVP,并转入根癌农杆菌;在此基础上,利用根癌农杆菌介导的叶盘转化法,将百脉根液泡膜H+-PPase基因转入毛白杨基因组中。转基因杨树的获得,为获得耐盐性提高的杨树品系提供了基础。     

渗透胁迫对白三叶幼苗根系离子分泌和质膜ATP酶活性的影响

用PEG－6000渗透胁迫处理,白三叶根系质膜透性升高,抗旱品种‘海发’增幅小于不抗旱品种‘瑞文德’。根系分泌物中K+、Ca2+、H+的含量变化与根系质膜透性的变化一致。水分胁迫早期,白三叶根系PM H＋-ATPase活性升高,胁迫时间延长,不抗旱品种‘瑞文德’的PM H＋-ATPase酶活性下降,但抗旱品种‘海发’的酶活性一直较高。PM Ca2+-ATPase酶的活性与PM H＋-ATPase酶表现一致。     

喷钙对红富士苹果果实Ca2+-ATPase活性及品质的影响

研究了不同钙肥对红富士苹果果实品质和Ca2+-ATPase 活性的影响。结果表明,喷钙后单果重增加, 果形指数增大, Vc含量提高,可溶性固形物和花青苷含量增大,果实的叶绿素和可滴定酸含量下降。不同钙肥间,喷巨金钙的效果最好,其次为氨基酸钙,再次为翠康钙宝,最后为钙宝2000。钙肥对Ca2+-ATPase活性影响极为显著,其活性明显高于对照,而不同钙肥间的变化趋势与果实品质的变化趋势相同。     

盐胁迫及外源Ca2+调控对甘薯生理特性的影响

甘薯耐盐性较强,可作为开发利用盐渍地的作物,对其耐盐机理的研究具有一定的意义。对‘徐薯18’、‘栗子香’、‘胜利百号’3个甘薯品种进行盐胁迫及外源Ca2＋调控试验。盐胁迫下,甘薯叶片的总氮含量、叶绿素含量、DNA含量、RNA含量和RNA/DNA值都降低,游离氨基酸含量增加,脯氨酸迅速累积。外源Ca2＋处理后,同工酶种类和相对活性均较非钙处理有所增加,降低了叶片中的Na＋积累,延缓了质膜的损伤,提高了甘薯的耐盐性,且不同品种表现一致。为深入研究甘薯耐盐机理奠定了基础,同时为耐盐品种甘薯的选育及高产种植提供了理论依据。     

施氏假单胞菌Na+/H+逆向转运蛋白基因nhaA的克隆与表达分析

Na+/H+逆向转运蛋白是生物耐盐的关键因子,能够维持高盐胁迫下生物体的正常生长代谢。利 用PCR技术从施氏假单胞菌（Pseudomonas stutzeri）中克隆质膜Na+/H+逆向转运蛋白基因nhaA。序列分 析表明,该基因全长1167 bp,编码388 个氨基酸,含有12 个跨膜结构域和保守的功能氨基酸残基位点： Asp-133、Asp-163、Asp-164、His-225、Gly-338。与大肠杆菌nhaA 基因核苷酸和编码氨基酸序列的同源 性分别为99%和99.2%。将该基因与pET-28a 构建成原核表达载体pET-nhaA,转化E.coli BL21,经IPTG 诱导后获得相对分子量约为41 kD的蛋白。平板法和生长曲线法检测表明,重组菌在800 mmol/L NaCl 胁迫下仍能正常生长,耐盐能力显著提高。以上结果证实克隆到的基因是施氏假单胞菌nhaA 基因家族 的成员,具有盐胁迫下将Na+逆向转运至胞外的功能,为进一步利用该基因进行作物耐盐改良奠定了基 础。该基因的GenBank登录号为EU545468。