磷脂酶D调控植物抗逆性的机理研究进展

磷脂酶D（PLD）不仅是一类重要的磷脂水解酶,也是一类重要的跨膜信号转导酶。文章介绍了植物磷脂酶D的研究现状及进展,包括PLD的分类,不同磷脂酶D同工型酶（PLDs）的生化特性,及其在植物逆境胁迫反应中的作用与机理等。     

钙对植物耐盐性的影响

概述了盐胁迫下外源钙对植物耐盐性的影响,钙可抑制活性氧物质的生成、保护细胞质膜的结构、维持正常的光合作用,从而提高植物的耐盐性。而且细胞内的钙离子作为第二信使传递胁迫信号,调节植物体内的生理生化反应。     

磷脂酶D对拟南芥抗冻性的影响

为了探索磷脂酶D（PLD）在调控植物抗冻性中的作用,进一步揭示植物抗冻机理和磷脂低温信号转导机制的研究。笔者应用人工气候霜箱,对PLDγ1、PLDγ3基因分别被敲除的拟南芥突变体及野生型材料,进行低温驯化和冻害胁迫处理。试验发现,这2个基因的敲除型无论是经过还是未经过低温驯化冻害处理的离子渗漏率都与相同处理野生型拟南芥的离子渗漏率无显著差异。试验结果表明,PLDγ1和PLDγ3这2个基因既未参与组成型调控植物的抗冻性,也未参与低温信号转导过程。     

水杨酸对水分胁迫下草莓幼苗膜脂过氧化的影响

研究水杨酸在诱导植物抗旱性形成中的作用.以草莓幼苗为试材,采用不同浓度外施水杨酸预处理,测定水分胁迫下各处理草莓叶片膜脂过氧化相关指标,保护酶类活性和光合特性.水分胁迫下,未施水杨酸的草莓叶片活性氧出现一高一低2个峰值,第1个峰值之后保护酶类活性显著提高,膜脂过氧化指标维持较低水平;随着胁迫时间延长,活性氧再次小幅积累,膜脂过氧化程度随之加剧.适宜浓度水杨酸预处理可以促进水分胁迫下活性氧的早期积累,并有效激活保护酶活性,减轻膜脂过氧化损伤,叶片维持高光合活性;但高浓度水杨酸预处理会加剧膜脂过氧化损伤.水杨酸通过促进活性氧信号泵发,活化保护酶活性,减轻膜脂过氧化损伤来提高植物对水分胁迫的抗性.     

三烯脂肪酸在高等植物逆境胁迫应答中的作用

三烯脂肪酸(trienoic fatty acids,TAs)是高等植物细胞膜脂中主要的不饱和脂肪酸。三烯脂肪酸不仅是膜的组成成分,而且可以调节植物对温度、盐、干旱等非生物胁迫以及病害等生物胁迫的适应性。本文介绍了高等植物三烯脂肪酸及其相应的脂肪酸去饱和酶,重点综述了三烯脂肪酸在各种逆境胁迫应答中的作用。在低温、盐、干旱等非生物逆境胁迫下,植物体中三烯脂肪酸的含量增加,以维持膜的流动性和稳定性,降低逆境对膜结构和功能的损害,从而增强植物的抗逆性。在病虫害等生物逆境胁迫下,三烯脂肪酸可能做为合成茉莉酸或其它oxylipins的前体参与植物对生物胁迫应答的防卫反应,也可能独立引发植物体产生系统获得性抗性。     

水淹条件下狗牙根对镉胁迫的生理生化响应

为了研究狗牙根分别经受水淹、镉胁迫和同时经受水淹和镉胁迫的生理生化响应。以野生狗牙根为试验材料,采取模拟盆栽的试验方法,设置8个不同处理。结果表明:水淹在一定程度上能促进狗牙根茎、叶的生长、抗氧化酶活性的升高以及对Cd~(2+)的吸收,同时也会抑制狗牙根根系的生长以及叶绿素的合成;镉胁迫下随着浓度的升高会使得狗牙根膜脂过氧化程度加剧,同时也会刺激其抗氧化酶活性增加来减少逆境所造成的伤害,并且POD、SOD、CAT 3种酶活在不同Cd~(2+)浓度下表达不同;狗牙根不同部位吸收镉的能力表现为:叶根茎,且对镉的耐受阈值达到了150 mg/L,其富集系数大于1、转运系数大于0.5。在镉胁迫的伤害阈值内狗牙根可以正常生长,其可作为同时遭受水淹和重金属污染地区植被恢复的优良物种。     

外源水杨酸对镉毒害下莴苣种子萌发的缓解效应

重金属Cd作为毒性较高的环境毒物,不仅危害植物的生长和发育,也对人类健康带来严重威胁.水杨酸(Salicylic acid,SA)作为一类新型植物生长调节物质,在诱导植物抗性方面起重要调节作用.以莴苣笋王一号为试验材料,研究了不同浓度SA处理对cd胁迫下莴苣种子萌发的效应及其生理机制.结果表明,Cd胁迫条件下,莴苣种子萌发受到影响,表现为发芽势、发芽指数、活力指数和根长明显降低.Cd胁迫还可引起氧化胁迫产生,并造成膜脂过氧化伤害.不同浓度SA对Cd胁迫下莴苣种子萌发和幼苗生长的缓解作用不同,表现为低促高抑效应;以0.1mmol/L的SA效果最好.SA处理能缓解Cd对种子萌发和幼苗生长的伤害与植株体内CAT、APX、SOD和GPX等抗氧化酶活性变化有关.     

硝酸镨对镉胁迫下水稻种子萌发的缓解效应

以水稻为试验对象,研究不同浓度硝酸镨(Pr3+)对镉胁迫下水稻种子萌发的效应及其生理生化变化.结果表明,低浓度错处理能够促进镉胁迫下水稻种子的萌发状况,增加幼苗根质量和芽质量,增强超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性并且降低了膜脂过氧化产物MDA含量,从而缓解了镉的毒害效应,其中以40 mg/L错处理效果最好.但随着镨浓度的增大,镨对镉胁迫的缓解效应逐渐减弱,当镨浓度达到200 mg/L时,加剧了镉对水稻幼苗的毒害,表现为协同效应.     

低温胁迫对黄连膜脂过氧化作用和抗氧化酶活性的影响

为探索黄连在低温胁迫下膜脂过氧化作用和抗氧化酶活性的变化情况,于黄连在0℃低温胁迫6天后进行了相关生理生化指标的测定。结果表明：低温胁迫使黄连叶片膜脂过氧化加剧,丙二醛（MDA）含量和相对电导率显著增加,SOD酶活性降低,但POD酶活性显著升高,同时,羟自由基（OH?）的产生速率低于对照,而超氧阴离子O2?ˉ清除速率则低于对照。说明黄连虽然受到了低温胁迫的伤害,但仍具有通过自身生理调节缓解这种伤害的能力,研究还发现不同生长期黄连的伤害程度和缓解伤害的能力是不同的。     

水稻耐盐调节机制的研究进展

水稻是对盐胁迫中度敏感的作物。水稻通过无机离子渗透平衡、有机物质渗透平衡、活性氧清除、转运蛋白及跨膜运输等调节机制应对盐胁迫。因此研究盐胁迫下水稻体内反应机理及调节机制对水稻抗盐的研究有重要意义。通过水稻抵御盐胁迫反应机制在盐胁迫条件下变化,而了解水稻耐盐性具有反应机制有哪些,对于发掘耐盐相关调节机制,了解反应机制作用机理,解析耐盐生理生化机制有重要作用。同时,有助于培育耐盐能力提高的作物新品种,应用到实际水稻生产中,并为育种工作提供了理论基础。     

砂藓抗旱相关基因磷脂酶D的克隆和表达分析

磷脂酶D是广泛存在于植物中的一种磷脂酶,在细胞结构组成和生理功能的变化中具有非常重要的作用。在本研究中,以在砂藓(Racomitrium canescens)转录组数据库中获得的一条与抗旱相关的磷脂酶D基因为基础,采用RT-PCR技术克隆得到该基因的全长CDS序列,命名为Rc PLD。生物信息学分析结果表明,Rc PLD基因c DNA全长1 420 bp,含有894 bp的开放阅读框,能够编码长度为297个氨基酸的多肽链。Rc PLD蛋白质的生物信息学分析结果表明,Rc PLD相对分子质量为33.192 k D,理论等电点p I为6.60,不含有跨膜结构,存在信号肽,具有磷脂酶D的保守结构域,属于不稳定的疏水性蛋白质。实时荧光定量PCR分析表明,在砂藓的复水过程和脱水处理条件下Rc PLD基因均有差异表达,说明该基因可能参与砂藓中响应干旱胁迫的某些生理代谢途径。本研究可为苔藓植物中抗旱机制的研究提供理论基础。     

磷脂酶D在植物逆境信号转导中的作用机制研究进展

系统介绍了植物磷脂酶D (PLD)基因家族的分类,不同基因型PLD的结构特征以及激活特性与底物特异性等生物化学特征。分别从PLDs的脂质降解功能和PLD产物PA介导的信号转导功能2个方面综述了PLDs参与植物逆境胁迫反应机制的研究进展。归纳出这些PLDs各具不同的结构,因而具有独特的生物化学特征,从而决定其在植物逆境胁迫反应中的独特功能与作用机理。最后讨论了PLD研究中存在的问题,并对PLD的未来研究方向进行了展望。     

冬小麦PLD对低温胁迫刺激的响应研究

摘 要：在冬小麦生长的幼苗期,应用人工霜箱研究了低温胁迫刺激对PLD（phospholipase D,PLD）活性变化的影响。结果表明,在种子萌发及幼苗生长阶段,PLD在生长旺盛的叶片组织中活性最高;响应于低温胁迫刺激,PLD在数分钟内被迅速激活,抗寒型品种与低温敏感型品种中PLD的活性变化规律存在差异,推测PLD参与低温信号传导途径。     

Effects of a phospholipase D inhibitor on postharvest enzymatic browning and oxidative stress of litchi fruit

Membrane lipid degradation catalyzed by phospholipase D (PLD) results in postharvest browning and senescence of litchi fruit. The effects of n-butanol, a specific PLD inhibitor, on enzymatic browning and oxidative stress during storage of litchi fruit at room temperature were evaluated. n-Butanol-treated fruit had a lower browning index and disease index than untreated fruit. n-Butanol treatment also decreased PLD activity. As a result, the decompartmentalization of litchi polyphenoloxidase and substrates was reduced. The conversion of substrates (−)-epicatechin and procyanidin A₂ into quinones was slowed down and enzymatic browning of litchi pericarp tissues was lower after 6 d storage. Additionally, n-butanol-treated fruit possessed significantly lower malondialdehyde contents than untreated fruit after 4 d storage. Analysis of antioxidative enzyme activities showed that n-butanol treatment inhibited oxidative stress mainly by maintaining high catalase activity in litchi pericarp tissues. Consequently, senescence of litchi fruit during storage was moderated.     

小麦脱落酸受体基因TaPYR1介导植株抵御干旱逆境功能研究

脱落酸(ABA)受体PYR/PYL/RCAR通过与渗透胁迫诱导的ABA结合,参与植株体内ABA介导的信号转导过程,在调控植株干旱逆境抵御过程中具有重要的生物学功能。本文研究了鉴定的1个干旱响应的PYR家族成员TaPYR1的分子特征、应答干旱表达模式及其介导植株抵御干旱逆境的功能。结果表明,TaPYR1与植物种属中部分PYR基因在氨基酸序列水平上高度同源,编码蛋白含有PYR家族成员保守结构域,翻译蛋白经内质网分选后定位于细胞质膜。TaPYR1基因在小麦根、叶中均呈明显的干旱诱导表达模式,在干旱胁迫48 h表达量达到峰值。与野生型对照(WT)相比,超表达TaPYR1烟草转化株系,干旱处理下植株长势增强,干鲜重增加。干旱处理下,转化株系较对照的光合能力增强,细胞保护酶活性提高,渗透调节物质脯氨酸和可溶性糖含量增加。研究表明, TaPYR1通过在转录水平上应答干旱逆境,改善干旱胁迫下的植株相关生理过程,在增强植株抵御干旱逆境能力中发挥重要作用。     

Comparative Studies on the Role of Organic Biostimulant in Resistant and Susceptible Cultivars of Rice Grown under Saline Stress - Organic Biostimulant Alleviate Saline Stress in Tolerant and Susceptible Cultivars of Rice

Plants are sessile organisms that experience various abiotic stresses during their lifespan and try to adapt to these environmental stresses by manipulating their physiological, biochemical, cellular, and molecular mechanisms. Salinity is one of the important abiotic stress that affects the metabolism and physiology of plant cells that leads to serious damage to crops and productivity. We investigated the response of two contrasting (salt susceptible and tolerant) cultivars during saline stress by modulating its effect with the application of an important natural biostimulant panchagavya (PG). The results showed that the salinity stress greatly influenced and negatively affects the plant growth, biochemical attributes, and induces the expression of various genes in both cultivars. Furthermore, we assessed the effect of PG alone and by amending with NaCl to alleviate the saline stress which showed a significant enhancement of biochemical and physiological characteristics in both cultivars. Furthermore, we assessed the response of seven autophagy associated gene (ATG1, ATG3, ATG4, ATG6, ATG7, ATG8, and ATG9), BAX Inhibitor -1 (BI-1), Mitogen activated Protein Kinase–1 (MAPK-1), WRKY53, Catalase -1 (CAT-1), Superoxide Dismutase (SOD), and Glutathione Peroxidase (GPX) genes in rice that displayed the differential expression pattern during saline stress in both cultivars. We concluded that saline stress can be manipulated by the application of PG and positively regulate the physiological, biochemical, and gene expression response in salt-susceptible and -tolerant rice cultivars. Furthermore, the current study also suggested that salinity is a mutifactorial and multigenic response. Autophagy and programmed cell death regulated along with salinity and was helpful in adapting the tolerance against the stress condition.     

玉米A亚族bZIP转录因子基因ZmbZIP81的克隆、表达与功能分析

碱性亮氨酸拉链(basic leucine zipper, bZIP)蛋白是真核生物所特有的一类转录因子,对于植物在逆境下的基因表达调控具有重要作用。为丰富对玉米bZIP转录因子功能的认识,本研究以从玉米中克隆到的一个A亚族bZIP转录因子编码基因ZmbZIP81为对象展开。ZmbZIP81基因位于玉米第6染色体,编码区全长2492 bp,由4个外显子和3个内含子组成,编码蛋白含254个氨基酸。研究表明ZmbZIP81基因表达受外源ABA、NaCl和干旱胁迫诱导。过表达该基因的拟南芥植物表现出ABA不敏感和NaCl胁迫抗性增强的表型,推测ZmbZIP81可能作为ABA信号途径的负调控因子参与植物抗逆基因表达调控网络。     

Functions and structure of roots and their contributions to salinity tolerance in plants

Soil salinity is an increasing threat to the productivity of glycophytic crops worldwide. The root plays vital roles under various stress conditions, including salinity, as well as has diverse functions in non-stress soil environments. In this review, we focus on the essential functions of roots such as in ion homeostasis mediated by several different membrane transporters and signaling molecules under salinity stress and describe recent advances in the impacts of quantitative trait loci (QTLs) or genetic loci (and their causal genes, if applicable) on salinity tolerance. Furthermore, we introduce important literature for the development of barriers against the apoplastic flow of ions, including Na⁺, as well as for understanding the functions and components of the barrier structure under salinity stress.