逆境胁迫诱导植物细胞程序性死亡研究

细胞程序性死亡(PCD)是一种由基因控制的、主动的细胞死亡过程,它对植物正常生长发育起重要作用.现主要从PCD的特征、PCD的可能信号传导途径、PCD发生的重要相关酶等方面研究进行了综述.     

水分胁迫诱导八棱海棠和平邑甜茶细胞程序性死亡的研究

 以苹果属抗旱能力较强的八棱海棠(Malus robusta Rehd. ) 和较弱的平邑甜茶[Malus hupehensis (Pamp.) Rehd. ] 水培幼苗为试验材料, 利用细胞形态学、DNA ladder等技术, 用20% PEG 6000模拟水分胁迫进行诱导细胞程序性死亡研究。经DAP I染色后荧光显微镜观察发现两个苹果属材料均呈现细胞染色质凝集、细胞核缩小、变形、解体等细胞程序性死亡的形态学特征; 同时, DNA琼脂糖凝胶电泳可观察到明显的“梯状”DNA条带(DNA ladder) 。由此表明, 水分胁迫诱导苹果属植物具有明显的细胞程序性死亡的典型形态及生化特征, 是一种主动的细胞死亡过程, 八棱海棠细胞程序性死亡持续的时间长于平邑甜茶。     

NaCl胁迫对苹果属植物矿质营养吸收的影响

Na Cl胁迫对作物的危害方式主要有三种 :一是离子毒害 ,土壤中含盐量高时 ,作物吸收盐分并在体内积累造成盐害 ;二是营养胁迫 ,Na Cl使许多作物细胞内 K 、Ca2 含量下降 ,导致作物缺乏某些元素而引起生长发育障碍 ;三是渗透胁迫 ,盐胁迫使根际水势降低 ,当其接近或低于细胞水势时 ,根吸水就会受到抑制 ,甚至发生水分倒流 ,原生质体失水收缩死亡。本试验通过对八棱海棠、山定子、小金海棠、珠眉海棠在 Na Cl胁迫条件下吸收利用矿质营养特性的研究 ,以探讨 Na Cl胁迫对苹果属植物生长发育的营养生理机制。1　材料与方法1 .1　试验材料　…     

干旱胁迫对苹果光合特性的影响

研究了盆栽山定子和平邑甜茶在中度干旱胁迫下光合参数和光合色素的变化,结果表明:干旱胁迫降低了二者的蒸腾速率、气孔导度、细胞间隙CO2浓度,山定子的光合速率反而有所增加;干旱胁迫增加了光合色素的含量;中度干旱胁迫提高了山定子和平邑甜茶的水分利用率。     

干旱胁迫对苹果叶片中甜菜碱和丙二醛及脯氨酸含量的影响

以盆栽的富士／八棱海棠和新红星／八棱海棠苹果为试材，初步探讨了不同土壤水分状况下甜菜碱含量的变化及其与抗旱性之间的关系。结果表明：在干旱胁迫下，供试品种叶片内的甜菜碱和丙二醛含量均随着胁迫程度的增加呈显著上升趋势，而脯氨酸则是先减少后随着干旱程度的加重含量明显增加。苹果叶片中的甜菜碱含量与丙二醛含量呈正相关，相关系数为0．9130—0．9853，表明甜菜碱含量也是与果树抗旱性密切相关的生理指标。     

抗旱性不同的苹果属植物水分胁迫下核酸代谢及自由基变化

 水分胁迫引起苹果属植物中抗旱性较弱的平邑甜茶和抗旱性较强的新疆野苹果幼苗叶片相对含水量(RWC) 、DNA、RNA 含量下降, O₂^-·、H₂O₂ 含量增高, DNase、RNase 活性上升; 其中DNA 含量下降的幅度小于RNA , DNase 活性上升的幅度小于RNase。抗旱性较强的新疆野苹果在水分胁迫下幼苗叶片的RWC、DNA、RNA 含量下降的幅度以及O₂^-·、H₂O₂含量增高、DNase、RNase 活性上升的幅度均小于抗旱性较弱的平邑甜茶。水分胁迫下平邑甜茶和新疆野苹果幼苗叶片的DNA、RNA 含量与RWC、O₂^-·、H₂O₂ 含量和DNase、RNase 活性间均呈显著相关。     

干旱胁迫下八棱海棠PCD特征检测及类caspase基因片段的克隆与分析

【目的】为了探明类caspase蛋白酶参与植物PCD的机制,【方法】以八棱海棠(Malus robusta Rehd.)实生苗为试验材料,对植株进行轻度干旱胁迫,检测叶片PCD的发生,并应用RT-PCR技术克隆类caspase基因。【结果】结果表明,轻度干旱胁迫后3周的叶片出现细胞染色质凝聚、胞质皱缩、细胞核变形等细胞凋亡的形态学特征。提取叶片DNA,观察到DNA呈现明显的"DNA Ladder",表现出典型的细胞程序性死亡的生化特征。在此基础上提取叶片RNA,采用RT-PCR获得长度为555 bp的类caspase基因片段。【结论】经同源性分析该片段与其他果树的同源序列相似性超过80%,提示该区段为保守序列。比对苹果基因组,八棱海棠基因组中存在半胱氨酸蛋白酶基因,该基因为单拷贝,并且存在2个同源基因,这为揭示干旱胁迫下八棱海棠调控PCD的机理及环境适应的分子机制奠定了基础。     

柑橘春梢叶片Ⅰ–型气孔保卫细胞程序性死亡的研究

 柑橘叶片Ⅰ–型气孔器是在叶片发育早期形成的具有6 ~ 8 个副卫细胞和较大保卫细胞的一 类气孔器。以‘稻叶温州蜜柑’（Citrus unshiu）、‘春见’[C. reticulata ×（C. reticulata × C.sinensis）]、‘卡 拉卡拉’红肉脐橙（C. sinensis）、‘HB 柚’（C. grandis）和‘玫瑰橙’（C. sinensis）等5 个柑橘品种不同 发育阶段的春梢叶片为材料,采用本实验室改良的临时装片法和常规石蜡切片法,研究其发育过程中的 Ⅰ–型气孔保卫细胞程序性死亡及其对表皮结构变化的影响。结果表明：叶片发育过程中,气孔密度呈单 峰变化,并在2/3 伸展叶龄时达到峰值。春梢叶片发育后期,‘稻叶温州蜜柑’、‘春见’和‘HB 柚’的 Ⅰ–型气孔保卫细胞退化率较低。‘玫瑰橙’和‘卡拉卡拉’红肉脐橙的Ⅰ–型气孔保卫细胞几乎全部退化。 DAPI 染色显示发生退化的保卫细胞核内染色质凝集并产生核固缩,进一步形成凋亡小体,初步表明细胞 发生程序性死亡。发生程序性死亡的保卫细胞内原生质凝聚,细胞逐步萎缩,气孔逐渐变小并最终关闭 或消失。Ⅰ–型保卫细胞程序性死亡使‘卡拉卡拉’红肉脐橙和‘玫瑰橙’成熟叶片中气孔器内开口分布 与‘稻叶温州蜜柑’的趋于一致。     

叶面喷施甜菜碱对干旱胁迫下苹果幼树生理指标的影响

以1年生"富士"苹果苗(砧木为"平邑甜茶")为试材,通过盆栽试验,研究了干旱胁迫过程中叶面喷施甜菜碱对苹果幼树叶片中叶绿素、可溶性蛋白质、脯氨酸、可溶性糖、电解质外渗和丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响。结果表明:干旱胁迫过程中,喷施甜菜碱预处理有效缓解了叶绿素和可溶性蛋白质含量的下降,增加了脯氨酸和可溶性糖的含量;改善了苹果的水分状况;抗氧化酶活性也显著增强,膜脂过氧化程度减弱;叶面喷施甜菜碱提高了苹果幼树的抗旱性。     

世界苹果和苹果属植物基因中心的研究初报

根据植物分类学、酶学和核学的研究,作者确认塞威士苹果Malus sieversii.( Ldb.)Roem。是苹果的原生种,它不起源于高加索而起源于中亚细亚,一直延伸到东部与我国新疆接壤的苏联地区阿拉木图。 论文郑重提出世界苹果基因中心应当包括与苏联阿拉木图接壤的我国新疆的伊犁地区。该地区自古迄今长有九千公顷以上的塞威士苹果,而高加索的野生苹果属东方苹果Malus Orientalis Uglitzk,不是塞威士苹果。 在苹果属植物的基因中心问题上,中国的四川和云南的西部,地质学家称为川滇古陆的走廊地带是苹果属植物的大基因中心,就世界范围而言该地苹果属植物的野生种种类最多,但它不是世界苹果属植物唯一的发祥地,因为亚洲的东部和西部、欧洲、北美都长有苹果属的特有种。虽然各地苹果属植物的种类没有川滇古陆多,但所有的种类在不同的地区,同一纬向地带形成了世界苹果属植物的多基因中心。 基于细胞地理学和生态地理学的研究可以看出,世界苹果属植物种类的传播却有从亚洲到欧洲、日本和北美的趋势。     

水分胁迫下湖北海棠根系线粒体及细胞死亡特性研究

用20% PEG6000处理湖北海棠(Malus hupehensis Rehd. ) 根系, 研究了水分胁迫条件下根系线粒体膜电位(Δψm) 、线粒体H₂O₂含量、细胞程序性死亡关键酶类caspase23 /7活性的变化。结果显示,在20% PEG6000处理前6 d, 根系线粒体Δψm缓慢降低, 第6天后急剧下降。线粒体H₂O₂含量在处理的第1～6天里缓慢升高, 第6天后则快速上升。TUNEL原位检测显示, PEG6000处理能够使根系切片上出现清晰的阳性反应斑点, 且随着处理时间的延长阳性反应斑点增多; 处理第3天和第6天, 根系中类caspase23 /7活性较低, 而处理第9天和第12天时类caspase23 /7活性成倍升高, 这表明20% PEG6000能够诱导湖北海棠根系细胞程序性死亡。     

干旱胁迫下外源山梨醇对平邑甜茶耐旱性影响

测定了干旱胁迫下外源喷施50 mg/L和100 mg/L山梨醇后平邑甜茶叶片光合特性、叶片水势和新梢生长速率.结果表明:叶面喷施山梨醇可以改善受胁迫植株的光合状况,减缓叶片水势下降,减轻新梢生长受抑,提高植株耐旱性.     

外源物质对干旱复水平邑甜茶抗氧化酶的影响

以苹果砧木平邑甜茶2a生实生苗为材料进行盆栽试验,研究比较了干旱复水条件下外源甜菜碱(GB)、脱落酸(ABA)和硝普纳(SNP,NO供体)对平邑甜茶幼苗抗氧化防护酶活性的影响。结果表明:外源GB、ABA和NO显著降低了干旱胁迫下平邑甜茶幼苗叶片质膜相对透性和MDA含量,重度胁迫时与CK相比,分别降低了13.5%、12.2%、18.4%与32.4%、14.4%、37.6%;外源GB、ABA和NO提高了叶片中SOD、CAT和POD的活性,在田间持水量30%时分别达到最大,与同期CK相比,POD活性分别增加13.5%、13.4%和24.4%,SOD活性分别增加15.3%、13.7%和16.2%,CAT活性则分别增加63.2%、53.7%和95.3%,之后酶活性开始下降。外源GB、ABA处理后GR、DHAR、APX和MDHAR的变化趋势与CAT等趋势相同,同样在田间持水量30%时酶活分别达到最大;NO处理后,GR、DHAR、APX的变化趋势亦相同,虽然NO对MDHAR活性比干旱处理有所升高,但差异不显著。复水后,不同外源物质下植物的抗旱生理指标变化趋势不尽相同。表明喷施外源GB、ABA和NO可有效的提高叶片的抗氧化系统酶的活性,增强平邑甜茶幼苗的抗旱能力。比较GB、ABA和NO处理,NO在提高平邑甜茶抗旱性方面效果最好,GB处理其次,ABA处理最低。     

大叶铁线莲对低温胁迫的响应

研究了大叶铁线莲在人工模拟低温胁迫下根系细胞膜透性、SOD活性、可溶性蛋白含量、丙二醛含量和脯氨酸含量的变化,以探求其抗寒性。结果表明:在低温胁迫下大叶铁线莲细胞膜透性明显增加,呈"S"形曲线;SOD活性、可溶性蛋白含量、丙二醛含量先上升再下降,脯氨酸含量呈下降变化规律;通过相关性研究,相对电导率、可溶性蛋白含量和脯氨酸含量可作为评价其抗寒性的评价因子;配合Logistic方程得到LT50低于哈尔滨历史极限最低温度。     

叶面喷施褪黑素对干旱胁迫下苹果抗旱生理生化指标的影响

为探讨褪黑素对干旱胁迫下苹果生理生化指标的影响,以盆栽山定子砧1年生"红富士"苹果为试材,用不同浓度(50、100和200 mg/kg)褪黑素分别进行叶面喷施(连续喷3次,间隔期7 d)处理(以清水为对照)后,测定了控水(干旱胁迫)下各处理叶片水势、丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)等3种抗性相关酶活性的变化。结果表明,随着干旱胁迫程度(控水时间)增加,叶片水势下降,MDA含量、Pro含量、SOD活性、POD活性和CAT活性呈上升趋势,复水后则基本恢复。喷施褪黑素能缓解叶片水势的下降,能降低叶片MDA含量,能进一步提高Pro含量、SOD活性、POD活性和CAT活性,且100和200 mg/kg处理的效果好于50 mg/kg处理,但100和200 mg/kg处理之间没有明显差异。叶面喷施褪黑素可以缓解干旱对苹果幼苗的影响,提高苹果幼苗的抗旱性。综合抗旱效果和经济因素,推荐褪黑素使用浓度为100 mg/kg。     

新疆野苹果与栽培苹果香气成分的比较

 以中国新疆伊犁地区巩留县莫合镇的新疆野苹果4个实生株系及国光、红星、富士、金冠等苹果品种的成熟果实为试材, 采用顶空固相微萃取和气相色谱—质谱联用技术, 分析果实香气成分, 旨在为新疆野苹果资源保护与利用提供基本资料。结果表明, ①新疆野苹果含醇类等10类89种香气成分, 这些化合物单株间在种类和含量上均存在显著差异; 新疆野苹果与栽培苹果品种主要香气的种类和成分基本一致; ②但乙醛等12种香气成分在新疆野苹果中没有检测到, 其中7种为栽培苹果特有的特征香气成分;③缩醛类和内酯类化合物在栽培苹果品种中没有检测到, 同时检测到1 - 丁醇、丁酸乙酯、辛酸乙酯和大马酮等4种化合物为新疆野苹果特有的特征香气成分。     

棉隆熏蒸加短期轮作葱对平邑甜茶幼苗生长及其生理的影响

以盆栽平邑甜茶幼苗为试材,连续2年研究了老龄苹果园土壤经棉隆熏蒸后轮作一茬葱对再植平邑甜茶植株生理特征的影响,为其减轻苹果连作障碍提供理论依据。结果表明：老龄苹果园土壤轮作葱、棉隆熏蒸、棉隆熏蒸后短期轮作葱均能显著促进连作土壤再植平邑甜茶幼苗的生长,其中以棉隆熏蒸后短期轮作葱处理效果最佳。与棉隆熏蒸相比,棉隆熏蒸加短期轮作葱处理的平邑甜茶株高、地径、鲜质量、干质量、根系呼吸速率在2016年7月分别提高了34.5%、19.5%、30.0%、22.6%、21.3%,2017年7月,上述指标分别提高了29.9%、28.4%、35.0%、34.4%、26.5%;棉隆熏蒸后短期轮作葱还显著降低了根系及叶片中MDA含量,提高了根系抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性,两者联用处理的平邑甜茶幼苗净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Gi）等较棉隆熏蒸也有显著提高。因此,棉隆熏蒸后短期轮作葱能有效防控苹果连作障碍。     

平邑甜茶MhHSP70的特征及其对镉和渗透胁迫的反应

 以平邑甜茶为试材,通过RT-PCR及RACE技术,获得了一个热激蛋白基因HSP70的全长cDNA序列,命名为MhHSP70,GenBank登录号为HQ876864;该基因全长2 307 bp,序列高度保守,编码650个氨基酸,与苹果、番茄和烟草亲缘关系最近。在根系和叶片中,热激蛋白基因MhHSP70的表达均受镉和渗透胁迫（非热胁迫）诱导,并且随着硫酸镉和氯化钠处理浓度的升高以及聚乙二醇（PEG）处理时间的延长,MhHSP70的表达量逐渐增强。