Ca2+信号参与铝诱导黑麦根系分泌有机酸的调控

【目的】揭示铝诱导根系分泌有机酸的机制,探讨胞质钙信号对铝诱导黑麦根系分泌有机酸的调控作用。【方法】采用药理学研究方法和激光共聚焦扫描显微技术探讨铝胁迫下根尖胞质游离钙离子浓度（[Ca2+]cyt）及其与有机酸分泌的关系。【结果】铝不仅诱导黑麦根系分泌柠檬酸和苹果酸,而且使根尖细胞Ca2+的荧光强度增强、波动加剧。铝引起的根尖细胞Ca2+荧光强度的变化在受Ca2+通道抑制剂异搏定、胞内Ca2+ 通道阻断剂辽红干扰后,显著减少了铝诱导的有机酸分泌。铝诱导的根尖[Ca2+]cyt的升高及有机酸分泌还受CaM阻断剂三氟拉嗪的干扰和抑制。钙螯合剂EGTA处理不仅减弱了铝诱导的Ca2+荧光信号、加大了Ca2+信号的波动幅度,而且显著抑制铝诱导的柠檬酸分泌。此外,在铝胁迫下,根系有机酸分泌受阴离子通道抑制剂尼氟灭酸的抑制。【结论】根尖[Ca2+]cyt可能是介导铝诱导黑麦根系分泌有机酸的胞内信号因子,而质膜上的阴离子通道可能是铝诱导的钙信号传导途径中的下游效应器。     

铝逆境下植物根系有机酸的分泌及其解铝毒机理

铝元素是限制酸性土壤中作物产量的一个重要因子,本文根据铝逆境下植物根系有机酸的分泌及其解铝毒机理研究现状,详细地论述了铝逆境下植物有机酸的分泌方式及其解铝毒机理,并对铝胁迫下植物根系分泌的有机酸种类及调控其分泌的主要因素等做了介绍,提出了铝逆境下植物有机酸解铝毒的研究方向。     

植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积40%酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。     

铝胁迫诱导八仙花根系分泌有机酸的研究

为揭示八仙花的耐铝机制,对铝胁迫下根系分泌的有机酸进行研究。以八仙花扦插苗为试材,研究其在铝胁迫条件下根系有机酸分泌种类、耐铝能力以及影响有机酸分泌的影响因子。结果表明,在铝胁迫下八仙花根系分泌草酸,当以50μmol·L-1Al Cl3处理八仙花时,根尖的铬天青染色明显,根尖伸长生长受阻显著,草酸分泌量也显著增加。铝处理后的最初4 h,草酸分泌量随铝胁迫时间的延长而增加,但在4~24 h内草酸分泌量并未增加。在铝溶液中加入阴离子通道抑制剂PG(10μmol·L-1和20μmol·L-1)和蛋白合成抑制剂CHM(25μmol·L-1和50μmol·L-1)后显著抑制根尖分泌草酸。说明八仙花根系分泌草酸是八仙花抵御铝毒的主要机制,而阴离子通道可能介导根系分泌有机酸。     

铝诱导拟南芥根系分泌苹果酸

铝诱导根系分泌有机酸是酸性土壤中植物抵御铝毒害的重要机制,但拟南芥根系在铝胁迫下分泌有机酸的研究鲜有报道.文章设计了一种适合拟南芥根系分泌物研究的微型系统,研究了铝胁迫下拟南芥(Arabidopsis thaliana Columbia)根系苹果酸的分泌特点.结果表明,建立的拟南芥根系分泌物研究微型系统,能获得长势相对一致的植株和发达的根系,铝能诱导拟南芥根系分泌苹果酸,且分泌量随铝浓度(0,25,50 μmol·L-1)的升高和铝处理时间(2,4,8,12,20 h)的延长而增加;铝处理4h后苹果酸分泌才显著高于对照,说明拟南芥以模式Ⅱ分泌苹果酸.     

铝诱导植物根系有机酸分泌的调控机理研究进展

对铝诱导的植物根系有机酸分泌种类、分泌模式及其调控机理的研究进行了综述,并指出了今后的研究方向。     

铝胁迫下杉木幼苗有机酸含量变化

【目的】研究铝胁迫对杉木幼苗有机酸含量的影响,以期阐明杉木有机酸对铝胁迫的响应特征。【方法】以杉木幼苗为材料,采用营养液培养法,研究不同浓度铝胁迫对杉木幼苗体内有机酸和根尖分泌有机酸含量水平的影响;通过相关性分析,揭示有机酸、铝含量之间的关系。【结果】在杉木针叶和根中均检测到草酸、酒石酸、L-苹果酸、抗坏血酸、柠檬酸和富马酸等6种有机酸。针叶中抗坏血酸含量最高,根中则以草酸和抗坏血酸的含量最多。铝胁迫下,针叶中酒石酸、L-苹果酸、抗坏血酸、柠檬酸、富马酸含量呈先升高后降低的变化趋势,草酸的含量则呈升高的趋势。当铝胁迫浓度为1 mmol·L~(-1)时,针叶中L-苹果酸和富马酸的含量显著增加,其他4种有机酸含量则无显著变化。不同浓度铝胁迫下,根中6种有机酸含量均比对照显著降低。根尖分泌有机酸主要以草酸为主,还检测到少量L-苹果酸、抗坏血酸和乳酸。与对照相比,铝胁迫下根尖分泌的草酸含量均显著降低。【结论】杉木中不同有机酸以及不同组织对铝胁迫的响应不同。铝胁迫对杉木针叶中L-苹果酸和富马酸含量、根中6种有机酸含量和根尖草酸分泌量有显著影响。杉木根部比针叶对铝胁迫的响应更敏感,胁迫伤害更明显。     

植物根系解铝毒分泌物

铝毒是酸性土壤上提高作物产量的一个主要限制因子。根系分泌物螯合铝被认为是植物解铝毒的重要机制之一。铝胁迫下,植物通过增加某些有机酸、酚类化合物、根际粘胶、磷酸、多肽等物质的分泌量来减轻铝毒。本文简要综述了铝胁迫下植物根系分泌物种类和数量的变化。     

干旱胁迫下植物的信号转导及基因表达研究进展

干旱是影响植物生长的主要因素之一,研究植物在干旱胁迫下的反应机制具有重要的现实意义。ABA、H2O2和NO在植物响应干旱胁迫反应中可能作为信号分子的作用。在干旱胁迫下,植物由“渗透感受器”感受外界胁迫信号。通过第二信使及其下游蛋白激酶级联传导反应,调控了一系列基因的表达。根据干旱信号转导过程中胁迫相关基因的表达是否依赖ABA,存在依赖ABA和非依赖ABA两途径。综述了植物干旱胁迫信号的感知、传递及其诱导的基因表达调控等方面的研究进展,对植物抗旱性的分子机理进行了展望。     

硫化氢对大豆铝胁迫耐受性的增强作用

铝毒害是酸性土壤地区制约农作物生产的主要逆境因子。为明确作物抵抗铝毒害的机制,以大豆为试验材料,研究了新型植物气体信号分子硫化氢(H_2S)在铝胁迫耐受性中的调节作用。结果显示,铝胁迫处理诱导大豆根尖H_2S的产生。添加外源H_2S供体处理显著缓解了铝胁迫诱导的根伸长受抑,以及根尖铝含量、根尖细胞死亡率、根尖丙二醛和活性氧(H_2O_2和O■)含量升高,而添加H_2S合成抑制剂处理则产生了相反的效应,加重了铝胁迫对大豆的伤害;进一步研究显示,铝胁迫下添加H_2S供体处理增强了根尖抗氧化酶(APX、CAT、POD、SOD)的活性,而添加H_2S合成抑制剂处理则抑制了抗氧化酶活性的增强。表明铝胁迫下H_2S通过提高根尖抗氧化能力来清除活性氧的过量积累,缓解铝胁迫对根伸长的抑制。     

植物酸性磷酸酶的研究进展

酸性磷酸酶是植物体和土壤中普遍存在的一种非常重要的水解酶,其活性高低与植物体和土壤中的磷素丰缺状况有着密切的联系.低磷胁迫能够诱导植物体内和根系分泌的酸性磷酸酶活性显著增加,并且酸性磷酸酶活性的增加能够促进有机磷的水解,因此,研究植物酸性磷酸酶及其在磷胁迫条件时诱导分泌的机理对于植物磷营养性状的遗传改良、挖掘土壤有机磷资源、缓解世界磷矿资源短缺矛盾以及减少环境污染等方面都具有重要的现实意义.本文从磷胁迫条件下植物体内和根际酸性磷酸酶活性变化、根系分泌机理以及酸性磷酸酶与土壤有机磷有效性等方面进行综述.     

生长素对铝胁迫下不同耐铝性小麦根苹果酸分泌的影响

【目的】研究Indole-3-acetic acid(IAA)对铝胁迫下小麦根苹果酸分泌的影响,探讨不同耐铝性小麦品种间苹果酸分泌差异机理。【方法】采用溶液培养的方法,以不同耐铝性小麦品种为材料(ET8,耐铝型和ES8,铝敏感型),研究IAA、N-1-napthyl-phtalamic acid(NPA)、2,3,5-triiodobenzoic(TIBA)、Anthracene-9-carboxylic acid(A9C)及Niflumic acid(NIF)对ET8和ES8苹果酸分泌的影响。【结果】ET8和ES8经不同浓度IAA(0、25、50和100μmol·L-1)处理,苹果酸分泌速率均无显著差异;而当ET8和ES8经50μmol·L-1Al处理3h后,无铝条件下,再经不同浓度IAA处理,ET8苹果酸分泌速率随IAA浓度的升高而显著升高,ES8苹果酸分泌速率却无显著变化;与Al(50μmol·L-1)处理相比,ET8经IAA(50、100μmol·L-1)和50μmol·L-1Al共处理,苹果酸分泌速率显著升高,但ES8经IAA(25、50μmol·L-1)和50μmol·L-1Al共处理,苹果酸分泌速率均无显著变化;与Al(50μmol·L-1)处理相比,ET8和ES8经IAA转运抑制剂NPA(TIBA)和Al(50μmol·L-1)共处理,苹果酸分泌速率显著降低,以上结果表明,IAA参与调节铝胁迫下苹果酸分泌。与Al(50μmol·L-1)处理相比,ET8和ES8经5μmol·L-1A9C(NIF)和Al(50μmol·L-1)共处理,苹果酸分泌显著降低;与5μmol·L-1A9C(NIF)和Al(50μmol·L-1)共处理相比,ET8和ES8经不同浓度IAA、5μmol·L-1A9C(NIF)和Al(50μmol·L-1)共处理,苹果酸分泌速率随IAA浓度升高而显著升高,表明IAA可能通过调节阴离子通道参与铝胁迫下小麦根苹果酸分泌。【结论】只有在Al激活苹果酸分泌后,IAA才能增加耐铝型小麦品种分泌苹果酸,不同耐铝性小麦品种苹果酸分泌的显著差异与IAA对不同耐铝性小麦品种苹果酸分泌调节作用的差异有关。     

低磷与铝毒胁迫对木豆根尖及其分泌的酸性磷酸酶活性的影响

通过对木豆在低磷和铝毒胁迫下根尖内及根尖分泌的酸性磷酸酶(APA)活性的动态变化规律研究,旨在了解木豆对缺磷和铝胁迫的适应性机制,为木豆在酸性土壤上的栽培提供依据。结果表明:低磷(1μm o l.L-1P)使根尖内及根尖分泌的APA活性显著增加,并且低磷诱导根尖内APA活性增加早于根尖分泌的APA活性增加,在低磷胁迫的第7d,木豆根尖内APA活性达到最高,而根尖分泌的APA活性于第9d才达到最高。低磷引起的根尖及其分泌的APA活性增加在供磷24h后即显著降低,说明APA活性的增强是植物对低磷胁迫的适应性反应。另一方面,20μm o l.L-1A l虽然使低磷胁迫下植株根尖内的APA活性显著降低,但根尖分泌的APA活性却有所增加,说明在低磷胁迫下铝引起根系分泌的APA活性增加可能是木豆适应酸性土壤逆境的重要机制。     

重金属胁迫对植物有机酸代谢影响研究进展

目前重金属污染土壤情况日趋严重,影响植物的正常生长发育和生理生态特征,威胁农产品安全。有机酸常被认为在植物抵抗重金属污染中起重要作用,可与金属元素发生螯合作用,使离子态金属转变成低毒或无毒的螯合态,进而提高植物抵御重金属胁迫的能力,对修复遭受重金属污染的土壤作用显著。介绍了近年来土壤在遭受镉、铅、铝、锌、铜等重金属污染的逆境条件下,植物体内及根系分泌有机酸含量与组成的变化情况,包括草酸、苹果酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、乙酸等有机酸;并阐述其提高抗重金属胁迫的作用机理,提出了重金属胁迫下植物有机酸解毒的研究方向。     

植物耐铝毒机制研究进展

铝毒(Al)是酸性土壤中限制植物正常生长的重要非生物胁迫因素,严重制约了酸性土壤地区农业的发展.目前对于植物抵御铝毒的研究主要集中在有机酸的分泌、铝的螯合等方面,并发现ALMT和MATE是2个与植物耐铝性密切相关的转运蛋白家族.主要从铝对植物的毒害作用、植物抵御铝毒的生理响应机制以及耐铝毒植物的筛选选育方面进行了总结,并提出今后的研究方向.     

水通道蛋白与高等植物的耐盐性

水通道蛋白是一类特异的、高效转运水及其它小分子底物的整合膜蛋白,在植物中具有丰富的亚型。水通道蛋白通过转录调控、门控机制、聚合调控、重新定位等多种活性调控方式影响细胞膜系统的通透性,参与调节植物的水分吸收和运输。盐害引起渗透胁迫、离子毒害、活性氧胁迫,影响植物生长;水通道蛋白通过多种调控方式,全程参与植物的盐胁迫应答。结合水通道蛋白的功能特征及盐胁迫对高等植物的影响,综述了水通道蛋白在植物盐胁迫应答过程中的功能,并探讨了水通道蛋白研究的重点方向。     

病害胁迫下植物根系分泌物的响应及作用研究进展

根系分泌物是植物和土壤产生联系的重要介质,在植物与环境互作过程中发挥着至关重要的调控作用。综述了病害胁迫下根系分泌物在组成和含量2个维度的响应,以及这些差异响应在加重或减轻植物病害发展中的作用。根系分泌物组成和数量的变化取决于植物种类和品种、发育时期、植物生长基质和胁迫因素,一方面,根系分泌物能够作为化学信号物质调控土壤病原菌的活性,并能通过改变土壤微生态环境诱导土传病害的发生;另一方面,植物在受到病害胁迫时会分泌具有直接防御性质的抗菌化合物,还能通过根系分泌物招徕功能性的微生物,通过有益菌实现对病原菌的生物控制。可见,对病害胁迫下植物根系分泌物的响应及作用机制的揭示将在指导植物病害防控、改善生态农业管理、建立作物高产与环境保护相协调的综合管理体系方面发挥极其重要的作用。     

植物耐铝机制研究进展

在酸性土壤中,植物会受到铝的毒害,从而严重影响植物的生长发育;而一些物种能耐受铝的毒害,使其在酸性土壤中正常生长。大量研究表明,植物生理水平的耐铝机制包括外部排斥机制和内部耐受机制2个方面:外部机制主要包括细胞分泌有机酸对Al3+螯合、提高根际周围pH值、降低根尖细胞壁的果胶含量等;内部机制主要是产生的有机酸与进入细胞内的Al3+螯合和细胞内部将Al3+区隔化,同时抗氧化代谢过程和激素信号转导过程也发挥着重要的作用。在分子水平上主要发现了与有机酸分泌相关的基因以及与内部忍受机制相关的耐铝基因,调控相关耐铝基因的转录因子也相继被报道。本文对植物所涉及的各种耐铝机制进行了综述,以期为培育耐铝植物提供理论基础。     

大气高浓度二氧化碳和重金属胁迫下植物抗氧化系统和有机酸响应研究进展

大气二氧化碳浓度升高和土壤重金属污染都是严重的环境问题。高浓度的二氧化碳对于植物的生长具有促进作用,而重金属对于植物具有毒害作用,植物体可以通过有机酸与重金属发生络合以及提高抗氧化酶的活性来抵御重金属的毒害作用。但对于高浓度二氧化碳和重金属胁迫的复合影响研究相对较少,本文综述了大气高浓度二氧化碳和重金属胁迫及其复合作用下植物抗氧化系统和有机酸响应研究进展。     

铝毒和低磷胁迫对水稻幼苗生长·根系有机酸分泌的影响

[目的]为明确低磷、铝毒单独及复合胁迫下,不同水稻品种生理响应的差异。[方法]采用营养液培养试验,以秀水132(耐铝型)和甬优8号(铝敏感型)为材料,研究了各胁迫下幼苗干物质积累、光合能力和根系有机酸分泌量。[结果]低磷、铝毒胁迫下根系和地上部干重、叶绿素含量、光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著下降。低磷铝毒复合胁迫下幼苗干重及光合参数值均显著低于单一胁迫处理;酒石酸、苹果酸、柠檬酸和乙酸是根系各处理下分泌的主要有机酸。低磷、铝毒胁迫下根系乙酸、苹果酸和柠檬酸分泌量增加,复合胁迫时根系3种有机酸的分泌量高于单一胁迫处理。低磷、铝毒胁迫下水稻幼苗干重、光合能力及根系有机酸分泌存在显著的基因型差异。各胁迫下甬优8号植株干重和光合参数的下降幅度高于秀水132,而秀水132根系有机酸分泌量的增幅大于甬优8号。[结论]低磷铝毒复合胁迫引发水稻幼苗更严重的生理代谢抑制,以甬优8号表现更明显;复合胁迫下根系有机酸分泌量高于单一胁迫,以秀水132增幅更大。