植物抗氧化剂谷胱甘肽研究进展

谷胱甘肽(glutathione,GSH)是植物体内一种重要的抗氧化剂,可以清除细胞代谢过程中产生的多余活性氧自由基,减少由于膜脂过氧化作用而对细胞造成的伤害,在植物抵抗逆境胁迫中起着非常重要的作用.本文主要从植物体内GSH的种类、GSH对植物细胞保护的生理机制(清除细胞内自由基、与有毒重金属物质结合形成无毒化合物、吸收和转运氨基酸)和GSH对逆境胁迫(温度胁迫、干旱胁迫、重金属胁迫和盐胁迫)植物的保护作用等方面进行了总结分析.GSH的研究对于深入了解和认识植物抗氧化剂在代谢过程中的生理作用及清除活性氧自由基的机理具有积极作用,对研究植物抗逆性具有重要的意义.     

遮阴胁迫对两种野牛草抗氧化系统的影响

逆境胁迫会诱导植物细胞内活性氧的产生,通过研究同一逆境胁迫下植物活性氧的产生速率和抗氧化系统的响应可衡量植物的抗逆性。以Spark和Texoka野牛草(Buchloe dactyloides)为材料,研究了34天持续的中光(40%遮阴)和低光(80%遮阴)胁迫处理下,两种野牛草叶片活性氧的产生、膜脂过氧化及抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化规律。结果表明:低光胁迫时植物丙二醛(MDA)的含量更高,抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的峰值也更高;Spark野牛草超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的相对活性和抗坏血酸(AsA)的相对含量到达峰值的时间比Texoka野牛草推迟5~10天,但峰值更高,而MDA峰值的相对含量则远远低于Texoka野牛草;与抗氧化酶相比,Spark野牛草叶片中AsA的相对含量出现了两次高峰,峰值远远高于Texoka野牛草,认为Spark野牛草比Texoka野牛草更耐阴的原因与遮阴胁迫下其叶片中AsA含量较高有关。     

狗尾草GASA基因家族鉴定及其在不同逆境下表达模式分析

GASA蛋白(Gibberellic acid-stimulated in arabidopsis)是植物特有的小分子蛋白,通过参与调控相关植物激素信号转导与生长发育过程在植物体内发挥着重要作用。深入研究GASA蛋白的功能对阐明植物小分子蛋白作用机理具有重要理论研究意义。狗尾草(Setaria viridis)是新型的C₄模式植物,对其GASA基因家族的研究尚未见报道。本研究采用生物信息学技术,基于狗尾草全基因组序列,分析获得12个GASA基因。进一步生物信息学分析结果表明,狗尾草GASA家族基因结构简单,GASA蛋白可划分为三个进化枝,均含有3～4个模体结构,12个基因启动子区共同含有响应脱水、低温、高盐及植物激素的顺式作用元件。采用实时荧光定量PCR技术对短期干旱(15%聚乙二醇6000)、冷害(4℃)、盐害(150 mM NaCl)逆境胁迫下狗尾草叶片中GASA基因表达模式进行了初步研究。结果表明,狗尾草不同GASA基因对各类逆境胁迫有响应。研究结果将为进一步开展GASA基因参与逆境胁迫的功能解析提供初步的实验证据。     

高等植物适应盐逆境研究进展

土壤盐碱化已经成为制约农作物生长及产量的重要因子之一,寻求将盐碱化对植物的危害降低到最小程度的策略势在必行。关于植物对盐逆境适应能力的研究已成为全球关注的热点, 如何提高植物的耐盐能力也已成为研究的重中之重。深入探究高等植物适应盐逆境的机制,有助于提高植物耐盐性,增加作物产量和保护生态环境。本文就高等植物适应盐逆境的重点研究进展,综述了盐胁迫对植物的危害;植物耐盐的生理机制,包括渗透调节、营养元素平衡和增强抗氧化胁迫等;植物耐盐相关基因研究进展,包括离子转运蛋白基因、渗透调节相关基因、信号传导相关基因和细胞抗氧化相关基因等;提高植物耐盐性的途径。最后针对今后植物适应盐逆境方面的研究方向进行了展望。     

植物MicroRNA的研究进展

MicroRNA(miRNA)是生物体内一类非编码小RNA分子,长度为21～24个碱基,主要通过对靶基因mRNA的翻译抑制、降解等负调控方式在转录后水平精确有效地调控基因的表达。近年来研究发现,miRNA在植物生长发育、生理生化进程、逆境响应、器官生成、信号传导、细胞调亡等多个方面发挥重要的调控作用,其中,在桑树响应非生物逆境胁迫和抵抗黄化型萎缩病等方面起到重要调控作用。本文从植物miRNA的生物合成、作用机制、生物学功能和miRNA及其靶基因的鉴定等方面进行综述,以期为桑树等植物miRNA的深入研究提供一些思路和参考。     

柠条抗氧化保护系统对干旱胁迫的响应

为阐明柠条(Caragana korshinskii Kom.)抗氧化保护系统在旱逆境下的适应性调节机制,采用盆栽试验,于2006年7~9月测定了不同土壤水分处理下1年生柠条苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性及抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)、过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量的动态变化。结果表明:与适宜水分条件相比,在中度及重度干旱胁迫下柠条的Car含量均长期无显著变化,CAT活性、GSH、AsA、H₂O₂和MDA含量均在一定时期显著增加(P<0.05);在中度干旱胁迫下SOD、APX和GR活性均长期无显著变化,但重度干旱胁迫下SOD与APX活性均有显著增加(P<0.05),GR活性则长期显著降低(P<0.05);在中度及重度干旱胁迫下柠条的CAT、AsA和GSH具有重要抗氧化保护作用,此外SOD与CAT良好的协同作用及中度干旱胁迫下AsA、GSH、GR与APX良好的协同作用下,能使对活性氧的清除更加有效;干旱诱导的氧化胁迫与氧化伤害在重度胁迫时更早发生。     

鸭茅bZIP基因家族鉴定及非生物胁迫表达模式

冷季型牧草鸭茅(Dactylis glomerata)在生长过程中会受到各种逆境胁迫的影响。bZIP转录因子参与多种生物学过程，尤其在植物抵御生物和非生物胁迫过程中发挥关键作用。本研究利用生物信息学和实时荧光定量(qRTPCR)的方法，对鸭茅bZIP基因家族进行全基因组鉴定和分析并探究其表达模式。共鉴定出103个DgbZIP基因并将其划分为11个亚家族。对于同一亚族内成员而言，它们的保守序列和基因结构具有一定的相似性，并预测到许多与胁迫密切联系的顺式作用元件。研究结果表明，在热和干旱胁迫处理后A、C、S亚族成员较强烈地响应胁迫并参与表达调控。本研究为进一步揭示鸭茅bZIP基因响应逆境胁迫的分子机制提供了参考。     

bHLH转录因子的研究进展

碱性螺旋—环—螺旋(basic helix-loop-helix,bHLH)蛋白属于转录因子超家族,在真核生物中广泛分布。目前,大部分bHLH转录因子功能在动物中已明确,但在植物中的研究相对滞后。bHLH转录因子作为植物体内第二大类转录因子,其在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答等过程中起着重要的作用,它主要通过特定的氨基酸与靶基因的相互作用,进而调节相关基因的表达。为进一步了解bHLH转录因子在植物体内的功能和特点,现对其结构特点、分类及生物学功能进行阐述,主要侧重于其在非生物胁迫下的最新研究进行综述。该综述为深入理解bHLH转录因子在逆境胁迫下的分子作用机制提供理论依据。     

植物AP2/ERF类转录因子研究进展

AP2/ERF (APETALA2/ethylene-responsive factor)是植物中广泛存在的一类超大家族转录因子,含有1～2个约由60个氨基酸组成AP2/ERF结构域,根据AP2/ERF结构域的数量及结合序列可以将其分为5个亚家族:AP2(APETALA2)、 ERF(ethylene-responsivefactor)、 DREB(dehydration-responsiveelement-bindingprotein)、 RAV(relatedto ABI3/VP1)和Soloist。该家族转录因子在调控植物生长发育及响应逆境胁迫过程中发挥重要作用,本文重点介绍了近年来AP2/ERF类转录因子参与植物花发育、果实发育、种子发育等生长发育过程以及调控植物对病原体、干旱和高盐等逆境胁迫的响应过程等方面的研究进展,可为今后挖掘和利用该类转录因子基因提供参考。     

抗坏血酸引发对NaCl胁迫燕麦种子活力的影响

以燕麦种子为材料,通过对燕麦种子进行不同浓度(0、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol·L^-1)的抗坏血酸(AsA)引发,然后在浓度为0、50、100和200 mmol·L^-1的NaCl胁迫下发芽,并分析其发芽率(G_p)、发芽指数(G_i)及平均发芽时间(MGT)的变化,以探讨外源AsA引发对盐胁迫种子活力的影响。结果表明:燕麦种子G_p、G_i和MGT在NaCl胁迫下显著(P<0.05)降低。随AsA浓度增加,燕麦种子G_p在浓度为100和200 mmol·L^-1的NaCl胁迫下呈先升后降的趋势,其G_i呈下降趋势,其MGT则呈增大趋势,而且不同AsA和NaCl浓度及两者的交互作用均对燕麦种子G_p、G_i和MGT影响极显著(P<0.01)。NaCl胁迫降低了燕麦种子的活力水平,而外源AsA引发可提高NaCl胁迫下燕麦种子的活力,该作用与AsA和NaCl的浓度具有密切关系。试验中1.0 mmol·L^-1的AsA引发对100和200 mmol·L^-1的NaCl胁迫效果最好。然而,外源AsA引发会延长燕麦种子在NaCl胁迫下的萌发时间。     

Glycine alleviates fluoride-induced oxidative stress,apoptosis and senescence in a porcine testicular Sertoli cell line

Glycine is a well-known free radical scavenger in the cellular antioxidant system that prevents oxidative damage and apoptosis. Excessive fluoride exposure is associated with multiple types of cellular damage in humans and animals. The objective of the present study was to investigate the protective effects of glycine on sodium fluoride (NaF) exposure and the possible underlying mechanisms in a porcine testicular Sertoli cell line model. Cellular viability and proliferation were examined following NaF exposure and glycine supplementation, and glycine dramatically ameliorated the decreases in NaF-induced porcine testicular Sertoli cell viability and proliferation. Further investigations revealed that glycine decreased NaF-induced intracellular reactive oxygen species production, DNA fragment accumulation and the apoptosis incidence in the porcine testicular Sertoli cell line; in addition, glycine improved mitochondrial function and ATP production. Notably, results of the SPiDER-β-Gal analysis suggested that glycine alleviated NaF-induced cellular senescence and downregulated P53, P21, HMGA2 and P16INK4a gene expression in the porcine testicular Sertoli cell line. Collectively, the beneficial effects of glycine alleviate NaF-induced oxidative stress, apoptosis and senescence, and together with our previous findings, support the hypothesis that glycine plays an important role in protecting against NaF exposure-induced impairments in the porcine testicular Sertoli cell line.     

外源抗坏血酸引发促进Na_2SO_4胁迫下燕麦幼苗的生长

通过不同浓度(0、0.5、1.0、1.5和2.0 mmol·L^-1)的抗坏血酸(As A)引发燕麦(Avena sativa)种子,并在浓度为0、50和100 mmol·L^-1的Na2SO4胁迫下进行标准发芽,分析其幼苗芽长(LS)、根长(LR)、芽鲜重(FWS)、根鲜重(FWR)及幼苗活力指数(SVI)的变化,探讨了外源As A引发对Na2SO4胁迫下燕麦幼苗生长的影响。结果表明,燕麦幼苗LS、LR、FWS和SVI随Na2SO4胁迫程度增强而显著(P<0.05)降低,但其FWR则呈先升后降的趋势。As A引发处理能提高其LS、LR、FWS、FWR和SVI,这表明As A引发能够提高Na2SO4胁迫下燕麦幼苗的生长能力。Na2SO4与As A浓度对燕麦LS、LR、FWS、FWR和SVI的影响差异极显著(P<0.01),二者的交互作用对燕麦幼苗LS、LR、FWS和FWR的影响也有极显著(P<0.01)差异,因而表明As A引发效果与As A和Na2SO4浓度及其交互作用具有密切关系,试验中As A引发的最佳浓度为1.5 mmol·L^-1。     

外源抗坏血酸对铜胁迫菊苣幼苗生长的缓解效应

为探究外源抗坏血酸(AsA)对铜(Cu)胁迫下菊苣幼苗生长的缓解效应,本研究以普那菊苣为试验材料,采用溶液培养法研究外源AsA对50μmol·L^-1Cu胁迫下菊苣幼苗的生长、Cu积累和生理特性的影响。结果表明,50μmol·L^-1Cu胁迫严重抑制了菊苣幼苗的叶绿素含量、光合作用和生物量的积累,加剧了细胞膜脂质过氧化程度,降低了抗氧化酶(SOD、POD、CAT、APX)活性以及可溶性蛋白含量。外源AsA降低了根系对Cu的吸收和转运,缓解了Cu胁迫对菊苣幼苗的伤害,具体表现为根系、茎叶及总干物质量提高;减少了光合色素(叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素以及类胡萝卜素)的降解,提高了光合作用参数;降低脂质过氧化对细胞膜的损伤;提高了抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量以及内源AsA含量。总之,外源AsA通过提高Cu胁迫下菊苣幼苗光合作用特征、抗氧化酶活性和渗透调节物质的含量,缓解了Cu胁迫对菊苣幼苗生长的毒害作用。该结果为外源AsA应用于缓解植物Cu毒害及丰富菊苣耐Cu机制提供依据。     

达乌里胡枝子抗氧化保护系统及膜脂过氧化对干旱胁迫及复水的动态响应

采用盆栽控水法,对达乌里胡枝子进行不同梯度干旱胁迫(适宜水分,CK;中度干旱,DR₁;重度干旱,DR₂)和复水处理,研究其在胁迫过程中的抗氧化保护系统及膜脂过氧化的动态响应。结果表明,1) 在整个胁迫过程中,随着胁迫时间的延长,干旱胁迫使SOD、POD、CAT、APX活性高于对照,且随着胁迫强度的增加,SOD活性为DR₁2,CAT、APX活性为DR₁>DR₂,而POD活性在胁迫开始后前6 d内为DR₁>DR₂,之后则为DR₂>DR₁;与对照相比,干旱胁迫下AsA含量变化不明显,Car含量则高于对照,随着胁迫时间的延长,AsA含量先降低后升高,Car则呈上升趋势;干旱胁迫下O₂^·-含量高于对照,膜脂过氧化导致MDA含量升高,细胞膜相对透性改变,随着干旱胁迫强度的增加,MDA含量在胁迫开始后前6 d为DR₂>DR₁,之后各处理组组间差异不显著(P>0.05),O₂^·-含量为DR₁>DR₂。2) 复水后,APX、CAT、Car、O₂^·-均呈上升趋势,其他指标则呈下降趋势。3) 通过隶属函数法对该种的抗旱能力进行综合评价得出,达乌里胡枝子抗旱能力较高,且中度胁迫下该种的抗氧化能力高于重度胁迫,中度胁迫可能更适合于该植物的生长发育。     

活性氧自由基在动物机体内的生物学作用

自由基是近年来在基础医学和生命科学领域的研究热点,研究较多的以氧(O)、碳(C)和氮(N)为中心的活性基团。其中活性氧是机体内最常见自由基,也是近年来对其体内外生物学作用阐述最多的自由基种类之一。正常情况下,该类自由基在抗菌、消炎和抑制肿瘤等方面具有重要意义。但是,在疾病或某些外源性药物和毒物入侵后,机体抗氧化体系可能会发生紊乱,自由基代谢平衡因此失调,从而导致生物膜和大分子物质发生脂质过氧化损伤。文章对活性氧自由基在动物机体内的产生、性质和生物学作用,以及天然清除剂在机体内对自由基的抗氧化作用、自由基与疾病间的关系做了较全面综述。     

L-ascorbic acid enhances apoptosis in human gastric carcinoma cell line AZ-521 cells infected with Mycoplasma hyorhinis

Mycoplasma hyorhinis (M. hyorhinis) exerts multiple effects on cell metabolisms including apoptosis mediated by their endonucleases and nitric oxide production in vitro. Although AsA is preferable to health in general because of its reactive oxygen species scavenging activity, we found that in a human carcinoma cell line AZ-521 infected with M. hyorhinis, apoptosis was enhanced by addition of L-ascorbic acid (AsA) to the cell cultures. No significant differences were evident between the AZ-521 cells with and without AsA (AsA-) after 24 hr of incubation in the mitochondrial fluorescence. M. hyorhinis-infected AZ-521 cells treated with AsA (AsA +) have developed distinct DNA ladders as compared to the control cells AsA- after 24 hr of incubation. Marked cytopathic effects were rather apparent in AsA-treated cells than in control cells AsA- after 24 hr. Our data demonstrate that AsA addition to cell cultures enhances apoptosis induced by M. hyorhinis infection. We suggest that the presence of another external apoptotic pathway by M. hyorhinis infection.     

外源水杨酸对苜蓿幼苗盐胁迫的缓解效应

为明确外源水杨酸提高苜蓿抗盐的生理生化机制,以“甘农3号” 苜蓿品种为材料,在150 mmol/L NaCl胁迫条件下,采用叶面喷施方法,研究外源水杨酸(salicylic acid,SA)对苜蓿幼苗生长、有机渗透调节物质含量及抗氧化系统的影响。结果表明,盐胁迫显著抑制了苜蓿幼苗生长,盐胁迫下添加0.25 mmol/L外源SA后,苜蓿幼苗的株高、根长、鲜重,植株叶绿素含量显著升高,叶片和根系中游离脯氨酸、丙二醛(MDA)含量显著降低,可溶性蛋白含量显著增加;叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、愈创木酚过氧化物酶(GPX)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性显著升高,过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量未发生变化;根系中GPX活性、AsA和GSH含量显著升高,SOD、CAT和APX活性则未发生变化,说明外源SA处理能调控苜蓿幼苗有机渗透调节物质含量和抗氧化保护系统,缓解盐胁迫对苜蓿植株的伤害。     

Ascorbic acid ameliorates dysregulated folliculogenesis induced by mono-(2-ethylhexyl)phthalate in neonatal mouse ovaries via reducing ovarian oxidative stress

Phthalates, including di-(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP), are common industrial chemicals in the environment. Recent evidence indicates that DEHP and its active metabolite mono-(2-ethylhexyl)phthalate (MEHP) negatively modulate reproductive functions and induce reactive oxygen species. Ascorbic acid (AA) is a dietary requirement for primates, and it acts as a potent free radical scavenger to protect tissues against oxidative stress. In this study, to investigate the toxic effects of MEHP on the follicle development and the beneficial role of AA, neonatal mouse ovaries were treated with different concentrations of MEHP with or without AA for 6 days. Then, the follicle constitution and oxidative status were compared in different groups. Results showed MEHP accelerated primordial follicle recruitment by increasing the percentage of primary and secondary follicles and decreasing the percentage of primordial follicles in the ovaries. Moreover, MEHP-induced ovarian oxidative stress by significantly increasing malondialdehyde (MDA) concentration and the expression of GSS and SOD1. When ovaries were co-administrated with MEHP and AA, follicle constitution was normalized, and the oxidative status was significantly decreased. These results suggested that AA ameliorated MEHP-induced ovarian oxidative stress and follicular dysregulation, which attested the clinical significance of AA for ovary protection in the case of MEHP exposure.