信号分子H2O2 调节抗氧化系统提高高羊茅耐热性研究

 采用盆栽试验,利用１０ｍｍｏｌ／Ｌ 的Ｈ_２Ｏ_２ 对冷季型草坪草高羊茅进行叶面喷施处理,研究外源低浓度Ｈ_２Ｏ_２对高羊茅叶片中抗氧化系统的调控作用及其对高羊茅抗热性的影响。结果表明,Ｈ_２Ｏ_２ 可能作为信号分子预先增加抗氧化酶的活性,改变抗氧化剂的浓度,从而减轻随后发生的热胁迫对草坪草造成的氧化伤害;在胁迫过程中ＰＯＤ 和ＣＡＴ 活性在Ｈ_２Ｏ_２ 预处理后增加不显著,热胁迫本身增加了ＰＯＤ 的活性,但是降低了ＣＡＴ 活性,ＰＯＤ 对于提高高羊茅的耐热性可能具有更重要的作用;外源Ｈ_２Ｏ_２ 显著影响了高羊茅叶片中的ＡｓＡ－ＧＳＨ 循环,其中处理植株中的ＡＰＸ、ＧＰＸ 和ＧＲ 的活性在热胁迫过程中增加２０％ ～１１０％,ＧＳＨ／ＧＳＳＧ 下降了８０％,与高羊茅抗热性的提高密切相关。可见信号分子Ｈ２Ｏ２ 可以通过调控高羊茅的抗氧化系统提高其抗热性。     

高浓度CO2对热胁迫条件下高羊茅生长和抗氧化系统的影响

大气CO₂浓度及温度逐年上升是当前全球范围内主要的两大气候特征,但不断升高的大气CO₂浓度可以缓解高温对植物生长发育带来的负面影响。为了探究高浓度CO₂在多年生禾草生长和抗氧化系统方面对热胁迫的响应,本试验以高羊茅(Festuca arundinacea cv. ‘Barlexas’)为材料,进行CO₂[当前浓度(400 μmol/mol)和高浓度(800 μmol/mol)]和温度[(最适生长温度(25/20 ℃)和热胁迫温度(35/30 ℃)]处理。结果表明,高温导致高羊茅的生长速率(G_r)、净光合速率(P_n)、光化学效率(F_v/F_m)、绿叶数、活性氧清除物质[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)]活性等显著下降,叶片黄绿比、电解质渗漏率(EL)、丙二醛(MDA)、活性氧[过氧化氢(H₂O₂)、超氧阴离子(O₂^-·)]显著上升;热胁迫处理28 d时,高浓度CO₂较正常CO₂浓度使细胞膜稳定性增强(EL、MDA分别降低72%和39%),光合能力提高(P_n、F_v/F_m、绿叶数分别升高174%、17%和165%),活性氧积累减少(H₂O₂、O₂^-·含量分别下降46%和31%)。以上结果说明:高浓度CO₂通过提高高羊茅在热胁迫下的光合能力,维持细胞膜的稳定以及减少体内活性氧的积累减弱了热胁迫对植株的伤害,从而提高了高羊茅的抗热性。     

H_2O_2对沟叶结缕草抗氧化系统及其耐寒性的影响

采用盆栽试验,对暖季型草坪草沟叶结缕草进行叶面喷施10mmol/L H2O2的处理,研究外源低浓度H2O2对沟叶结缕草抗寒性的影响。结果表明,H2O2可能充当了信号分子的作用,在胁迫发生前即显著增加了叶片中CAT、APX、GPX和GST的活性,从而减轻了随后的低温胁迫对草坪草造成的氧化伤害;在低温胁迫过程中H2O2预处理降低了叶片中MDA和H2O2水平,CAT、POD、APX、GR和GPX活性增加,提高了其抗寒性;胁迫过程中叶片中总谷胱甘肽含量不变,但GSSG/GSH比值在胁迫前被H2O2预处理降低并随着胁迫的进行逐渐降低,这一比值变化可能也参与了胁迫信号的传导。     

SA、H2O2和6-BA预处理对沟叶结缕草耐寒性的影响

通过对沟叶结缕草进行叶面喷施信号化合物SA、H₂O₂和6-BA,研究了预处理对沟叶结缕草耐寒性的影响。结果表明,SA、H₂O₂和6-BA预处理可以有效控制或者防止结缕草叶片中活性氧的积累和氧化伤害的发生,从而提高其抗寒性;预处理植株中POD、CAT和APX活性在胁迫过程中显著高于对照,冷胁迫本身可以诱导SOD的活性避免O₂^-的积累,GR在抗寒胁迫过程中可能起到负反馈的作用,抗氧化酶活性升高与沟叶结缕草耐寒性的获得密切相关;在这3种信号化合物中,SA预处理植株中SOD,CAT和GR活性高于对照和其他化合物预处理植株,并且具有最小的MDA浓度,因此,SA对于提高沟叶结缕草的耐寒性最有效。     

外源H2O2对沙打旺抗黄矮根腐病的影响

本研究以沙打旺抗病和感病品种为材料,接种埃里砖格孢孢子悬浮液后分别施加外源H₂O₂及其清除剂AsA,通过统计发病率、病情指数及测定POD、PPO、CAT、SOD、Glu和Cht六种病程相关蛋白酶活性,研究H₂O₂对沙打旺抗黄矮根腐病的影响。结果表明,接种埃里砖格孢后2种沙打旺H₂O₂含量高于未接种植株,且感病品种在38 h H₂O₂含量最高,为929 μmol/g,抗病品种最高值出现在24 h,为986 μmol/g。抗病、感病沙打旺发病率、病情指数在H₂O₂处理后最低,施加AsA最高。H₂O₂处理各种酶活性都有不同程度的增加,且对抗病品种酶活性提高大于感病品种,表明外施H₂O₂可以减缓沙打旺黄矮根腐病的发生和侵染。表明H₂O₂与沙打旺抗病性紧密相关,并通过调节病程相关酶活性来增强沙打旺对黄矮根腐病的抗性,减少侵染率。     

镉胁迫下裸燕麦幼苗对外源H2O2的生理响应

镉(Cd)是生物毒性最强的污染物之一,为探讨外源信号分子H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦生理响应的调节作用,采用珍珠岩栽培,以裸燕麦品种“定莜6号”为材料。试验设4个处理:1) 叶面喷施蒸馏水,根部浇灌营养液(对照);2) 叶面喷施5 mmol·L^-1 H₂O₂溶液,根部浇灌营养液;3) 叶面喷施蒸馏水,根部浇灌含有50 mg·L^-1 Cd²⁺的营养液;4) 叶面喷施5 mmol·L^-1 H₂O₂溶液,根部浇灌含有50 mg·L^-1 Cd²⁺的营养液。研究外源H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦幼苗生长、活性氧代谢、光合参数和碳同化关键酶活性的影响。结果表明:喷施H₂O₂显著缓解了Cd胁迫下裸燕麦幼苗根长、株高、鲜重和干重的下降程度,降低了Cd胁迫下裸燕麦幼苗叶片中超氧阴离子、H₂O₂、丙二醛和抗坏血酸含量及过氧化氢酶活性,提高了超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性及谷胱甘肽、类黄酮、总酚和原花青素含量,而对过氧化物酶活性的影响不大。另外,喷施H₂O₂对Cd胁迫下裸燕麦叶片中叶绿素a、叶绿素b含量及叶绿素a/b、气孔导度和蒸腾速率无显著影响,但提高了类胡萝卜素含量、净光合速率及核酮糖1, 5-二磷酸羧化酶、景天庚酮糖1, 7-二磷酸酯酶和果糖1, 6-二磷酸醛缩酶和转酮醇酶活性,降低了胞间CO₂浓度。上述结果表明,外源H₂O₂能够通过调控活性氧清除系统降低Cd胁迫诱导的氧化损伤,并提高碳同化关键酶活性,减轻Cd胁迫对光合作用的抑制,从而缓解Cd对裸燕麦幼苗生长的抑制,增强裸燕麦对Cd胁迫的耐性。     

四种冷季型草坪草对二氧化硫胁迫的生理响应研究

本研究以4种冷季型草坪草高羊茅、多年生黑麦草、匍匐翦股颖、草地早熟禾为材料,采用人工模拟熏气法,以1.45,2.15,3.56和5.01 mg/m³ 4个SO₂浓度水平,测定4种草坪草生理生化指标,最终比较4种草坪草对SO₂的抗性。结果表明,4种草坪草叶绿素含量随着SO₂浓度升高而降低,丙二醛、可溶性糖和脯氨酸随着SO₂浓度升高而增加。而且SOD、POD、CAT活性都随着SO₂浓度升高呈现不同程度的增加。采用模糊数学隶属度对各项指标综合评定得出,4种草坪草对SO₂的抗性能力由强到弱顺序为高羊茅、多年生黑麦草、匍匐剪股颖、草地早熟禾。从这些结果我们可以推断在SO₂污染强的区域,适宜种植高羊茅和多年生黑麦草。     

5种冷季型草坪草的耐热性研究

通过生化培养箱模拟北京地区的高温高湿环境,对高羊茅（Festuca arundinacea）、多年生黑麦草(Lolium perenne)、匍匐剪股颖（Agrostis stolonifera）、草地早熟禾（Poa pratensis）和粗茎早熟禾(P.trivialis)这5种冷季型草坪草在热胁迫过程中的外观质量指标每株绿叶数、生长高度和生理生化指标叶片相对含水量、叶片相对电导率、叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、过氧化物酶(POD)活性进行分析。结果表明,在昼夜35 ℃/30 ℃的高温下,随着胁迫时间的延长,5种草坪草叶片相对含水量下降,叶片相对电导率上升。叶片叶绿素含量在高温环境中变化趋势不一致,高羊茅、多年生黑麦草、草地早熟禾的叶绿素含量呈先上升后下降的趋势,而匍匐剪股颖和粗茎早熟禾则呈现出持续下降的趋势。随着高温胁迫时间的延长,5种草坪草的SOD、POD活性呈先上升后下降的变化趋势。CAT活性下降,且随着时间的延长,POD和CAT活性下降的幅度增大。在高温胁迫过程中,5种草坪草每株绿叶数和植株生长高度降低。 通过聚类分析可将5种草坪草大致聚为3个耐热级别：1级（相对耐热）高羊茅;2级（中等耐热）草地早熟禾、多年生黑麦草、匍匐剪股颖;3级（相对敏感）粗茎早熟禾。     

2-甲氧基肉桂醛缓解猪IPEC-J2细胞氧化损伤的效果研究

本试验旨在研究2-甲氧基肉桂醛(2-MCA)对猪肠上皮细胞IPEC-J2氧化损伤的保护效果。利用过氧化氢(H₂O₂)建立IPEC-J2细胞氧化损伤模型；通过CCK8法确定2-MCA缓解H₂O₂处理后IPEC-J2细胞适宜的浓度与处理时间；随后通过试剂盒法测定细胞上清乳酸脱氢酶(LDH)、应激产物丙二醛(MDA)、氧自由基(ROS)、抗氧化指标总抗氧化能力(T-AOC)、过氧化氢酶(CAT)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)和谷胱甘肽(GSH)活性；通过荧光定量PCR检测IPEC-J2细胞内CAT、GPx-1、HO-1、NQO-1、SOD和Nrf2基因表达量。结果显示：(1) 1 000μmol/L H₂O₂处理4 h时，细胞存活率为50%左右，细胞上清LDH活性增加(P<0.01)，表明氧化应激模型建立成功；(2) 12、24、48 h时2.5～40μmol/L 2-MCA处理细胞均可缓解H₂O₂引起的存活率...     

外源硫化氢对不同弱光下高羊茅形态和生理指标的影响

本研究以冷季型草坪草高羊茅‘Arid3’（Festuca arundinacea Schreb.‘Arid3’）为研究材料,采用室内模拟弱光胁迫,研究喷施外源硫化氢（H₂S）供体硫氢化钠对不同光照强度（100,75,50和25 μmol·m^-2·s^-1）处理下高羊茅形态指标、光合色素、细胞膜透性和内源激素的影响,旨在为耐荫草坪草分子育种提供理论基础。研究结果显示：随着光照强度的降低,高羊茅形态指标和生理指标都不同程度的降低,而喷施外源H₂S供体能够显著提高光合色素含量,降低相对电导率和丙二醛含量（P<0.05）,且在光照强度为50 μmol·m^-2·s^-1和75 μmol·m^-2·s^-1时效果较为显著。同时,喷施外源H₂S供体能够促进适度弱光下高羊茅内源脱落酸（Abscisic acid,ABA）、赤霉素（Gibberellin,GA）和硫化氢含量的增加（P<0.05）。综上,适度的弱光下,外源H₂S通过提高高羊茅内源激素含量,保护细胞膜完整性,增加光合色素含量,提高高羊茅的耐荫性。     

外源H2O2引发对燕麦种胚线粒体AsA-GSH循环的影响

本试验为了探究外源H₂O₂引发对燕麦（Avena sativa）种胚线粒体抗坏血酸-谷胱甘肽（Ascorbic acid-glutathione,AsA-GSH）循环的影响,设置浓度为0 mol·L^-1,0.96 mol·L^-1,1.92 mol·L^-1,3.84 mol·L^-1和7.68 mol·L^-1 H₂O₂引发燕麦种子0 h （CK）,6 h,12 h和18 h后,分析燕麦种胚线粒体AsA-GSH循环抗氧化酶活性及其脂质过氧化作用的变化规律。结果表明：外源H₂O₂引发导致了燕麦种胚线粒体H₂O₂及丙二醛含量的显著升高（P<0.05）,其H₂O₂的清除则由其线粒体AsA-GSH循环来发挥主要作用,但其抗氧化能力的变化与外源H₂O₂引发的浓度和时间密切相关,低浓度（<0.96 mol·L^-1）外源H₂O₂引发时间越短对燕麦种胚线粒体AsA-GSH循环抗氧化酶活性的促进效果就越小,而引发时间越长则其促进效果就越大;相反,高浓度（>3.84 mol·L^-1）外源H₂O₂引发时间越短则对其抗氧化酶活性的抑制作用就越弱,而引发时间越长则其抑制作用就越强。因此,利用外源H₂O₂对燕麦种子进行引发时,H₂O₂浓度应低于1.92 mol·L^-1、引发时间应少于12 h。     

干旱胁迫对金心吊兰叶片活性氧及其清除系统的影响

以金心吊兰叶片边缘的绿色区域与中心黄白色区域为材料,研究了干旱胁迫对其活性氧及其清除系统的影响,结果表明,1)随着胁迫时间的延长,叶片各区域的过氧化氢(H₂O₂)、超氧阴离子(O₂^-·)含量和丙二醛(MDA)含量均表现出逐渐上升的趋势,而超氧化物歧化酶(SOD)与过氧化物酶(POD)活性则先上升后下降。2)随着胁迫浓度的增加,叶片中活性氧(H₂O₂,O₂^-·)含量、抗氧化酶(SOD,POD)活性和MDA含量表现出上升的趋势。3)采用隶属函数法对吊兰叶片的抗旱性进行了综合评价,其抗旱性表现出位置效应,叶片中心区域抗旱性强于边缘区域。4)吊兰叶片的抗旱性与叶绿素含量呈负相关,叶绿素含量相对高的区域其抗旱性相对较低,金心吊兰抗旱性强于野生型。     

奶牛子宫内膜上皮细胞氧化应激模型的建立及奶牛脂肪间充质干细胞对其迁移的影响

【目的】探讨奶牛脂肪间充质干细胞(bovine adipose-derived mesenchymal stem cells, bAD-MSCs)对氧化应激条件下奶牛子宫内膜上皮细胞迁移能力的影响。【方法】使用0、5、25、50、100、200μmol/L H₂O₂处理奶牛子宫内膜上皮细胞2、4、6、8、12 h后,通过MTT试验检测细胞存活率、流式细胞术检测细胞内活性氧(ROS)水平来筛选H₂O₂诱导奶牛子宫内膜上皮细胞氧化应激模型的最佳条件。在细胞划痕试验中设立对照组、H₂O₂组、bAD-MSCs共培养组(1∶0.5)、bAD-MSCs共培养组(1∶1)、奶牛乳腺上皮细胞(MACT)共培养组(1∶0.5)和MACT共培养组(1∶1)共6组,分析奶牛子宫内膜上皮细胞迁移能力,并利用Western blotting检测细胞外蛋白调节激酶(Erk)和磷酸化细胞外蛋白调节激酶(pErk)蛋白的表达水平。【结果】MTT试验结果显示,4～12 h内50μmol/L...     

4个海滨雀稗对低温胁迫的生理响应及抗寒性比较

为比较不同品种海滨雀稗的抗寒性,以4个品种的海滨雀稗为供试材料,探讨低温胁迫（4℃）对海滨雀稗的生理影响,并对4个品种的海滨雀稗的抗寒性进行了比较。结果表明低温胁迫能够使海滨雀稗的叶绿素含量增加,处理28d后,PL和Sa的叶绿素含量最高。低温胁迫能够使海滨雀稗的相对电导率和MDA含量增加,在处理第28 d时,Sa的相对电导率和MDA含量显著低于其他品种。海滨雀稗的H₂O₂和O₂^-含量随着低温处理而增加,处理28 d后4个品种间的O₂^-含量没有显著差异,PL和SP品种的H₂O₂含量显著低于其他两个品种。低温使海滨雀稗的SOD活性呈现先升后降,然后再升高的趋势,处理后第28 d,4个品种间没有显著差异;低温胁迫能够使海滨雀稗的POD活性升高,但品种间没有显著差异;低温可以降低海滨雀稗CAT和APX的活性,其中CAT活性4个品种之间没有显著差异,而SI品种的APX活性显著高于其他品种。综合各项生理指标,Sa品种的抗寒性较好。     

复杂盐碱对黄顶菊种子萌发和幼苗生长的影响及机理初探

将2种中性盐NaCl、Na₂SO₄及2种碱性盐Na₂CO₃、NaHCO₃按不同比例混合,模拟出24种盐度和碱度各不相同的复杂盐碱条件,处理黄顶菊种子,测定其发芽率、发芽指数以及黄顶菊幼苗的茎高和根长,旨在明确盐碱胁迫对黄顶菊种子萌发和幼苗生长的影响;同时测定了盐碱胁迫下黄顶菊叶片叶绿素、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量及超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性,初步探讨了黄顶菊耐盐碱胁迫的机理。结果表明,盐浓度与A、B、C、D4组的发芽率、发芽指数、根长以及茎高均表现为负效应,在相同盐浓度的处理下,随着盐溶液碱性的降低各处理的发芽率、发芽指数、根长以及茎高均明显上升;对各胁迫因素与发芽率、发芽指数、根长以及茎高之间进行统计学分析表明,在各胁迫因素中盐浓度是影响黄顶菊种子萌发和幼苗生长的主导因素,pH值对黄顶菊种子萌发和幼苗生长没有决定性作用。盐碱胁迫处理后黄顶菊叶片叶绿素相对破坏率上升,细胞膜透性加大,叶片中丙二醛含量升高,盐碱胁迫初期黄顶菊叶片中SOD和POD的活性升高,CAT活性与对照相比差异不显著,表明盐碱胁迫初期黄顶菊叶片中主要靠SOD和POD的活性来暂时维持活性氧产生与清除的动态平衡。     

维生素E对H2O2诱导的奶牛乳腺上皮细胞氧化损伤及紧密连接相关基因表达的影响

试验通过研究维生素E （VE）对H₂O₂诱导的奶牛乳腺上皮细胞（MAC-T cells）氧化损伤及紧密连接相关基因表达的影响,旨在揭示维生素E对缓解奶牛乳腺细胞氧化应激的作用。试验设对照组（完全培养基处理组）、H₂O₂组和H₂O₂＋VE组。利用MTT法检测奶牛乳腺细胞存活率,比色法检测奶牛乳腺细胞培养液中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性、丙二醛（MDA）和活性氧（ROS）含量;通过实时荧光定量PCR检测紧密连接基因ZO-1、occludin、claudin-1的相对表达量。结果显示,与对照组相比,H₂O₂组的奶牛乳腺上皮细胞存活率显著下降（P<0.05）,ROS和MDA含量显著增加（P<0.05）,SOD和CAT活性显著下降（P<0.05）;与H₂O₂组相比,H₂O₂＋20 μmol/L VE组的细胞存活率显著上升（P<0.05）,ROS和MDA含量显著下降（P<0.05）,SOD和CAT活性显著增加（P<0.05）。此外,与对照组相比,H₂O₂组极显著抑制了紧密连接基因的相对表达量（P<0.01）;而与H₂O₂组相比,添加维生素E极显著缓解了H₂O₂对紧密连接基因相对表达的抑制作用（P<0.01）。本研究结果证明,维生素E不仅能够减轻H₂O₂诱导的奶牛乳腺上皮细胞氧化损伤,还能缓解H₂O₂对紧密连接基因相对表达的抑制作用。     

外源一氧化氮(NO)对低温胁迫下南瓜幼苗氧化损伤的保护效应

探讨外源 NO 供体硝普钠(SNP)对冷害胁迫下南瓜生长和氧化损伤的内在机制。以南瓜银辉2号和青栗为材料,通过室内人工模拟低温逆境的方法,研究 SNP(100 μmol/L)对冷害胁迫下南瓜幼苗生长、叶绿体色素含量、有机渗透调节物质含量及活性氧代谢的影响。结果表明,冷害导致南瓜幼苗活性氧积累增加,膜质过氧化加剧,光合色素含量下降,渗透调节能力降低,从而显著抑制南瓜幼苗的生长;正常生长条件下, SNP显著提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性,显著增加幼苗地上和地下部干重及谷胱甘肽(GSH)、过氧化氢(H₂O₂)、类胡萝卜素和氨基酸总量;8 ℃/5 ℃(昼/夜)的低温胁迫下,叶面喷施外源100 μmol/L NO供体硝普钠(SNP),促进了植株生长和干物质积累,显著提高了叶片SOD、POD、APX 和GR的活性以及Pro和可溶性糖含量,减少了H₂O₂和膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)的积累;外源NO明显提高了南瓜叶片叶绿素、类胡萝卜素含量、抗坏血酸(ASA)、GSH和可溶性蛋白及氨基酸总量。低温胁迫下,外源NO通过促进抗氧化酶活性、抗氧化剂及有机渗透调节物质含量的提高,降低H₂O₂和MDA的积累,保护了细胞膜结构的稳定性,维持了冷害下南瓜幼苗碳氮代谢的正常进行,增强了南瓜的抗冷性。试验条件下,NO对银辉2号的促进作用大于青栗。