Overproduction of reactive oxygen species involved in the pathogenicity of Fusarium in potato tubers

Differences in virulence between Fusarium sulphureum and Fusarium sambucinum were compared. Changes in reactive oxygen species production and metabolism in inoculated slices of potato tubers were also compared. The result showed that Fusarium infection induced significant production of ROS, lipid peroxidation and loss of cell membrane integrity, but low activity of superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX). Compared to F. sambucinum, F. sulphureum led larger lesion diameters on potato tubers and slices. It resulted in more superoxide anion ($O_2^{-}$) and earlier peak of hydrogen peroxide (H₂O₂), but lower activity of catalase (CAT) and APX, and accompanied with higher malondialdehyde (MDA) content and lower cell membrane integrity. These findings suggested that overproduction of ROS involved in the pathogenicity of Fusarium in potato tubers.     

拟南芥长链脂肪醇氧化酶(AtFAO3)在抗病防卫反应中的作用分析

长链脂肪醇氧化物酶(FAO)基因编码一个与膜结合,包含黄素,产生H_2O_2的长链脂肪醇氧化酶.在拟南芥基因组中包含4个FAO同源基因.然而,拟南芥FAO在响应非生物和生物环境胁迫中起何种作用还不得而知.本研究中,我们分析了拟南芥AtFAO3在植物防卫病原细菌Pseudomonas syringae pathovar(pv.)tomato strain DC3000(Pst DC3000)中的作用.拟南芥原生质体细胞瞬时表达AtFAO3偶联GFP融合蛋白表明,AtFAO3定位于细胞膜.与野生型植株相比,拟南芥AtFAO3基因T-DNA插入突变体Atfao3在正常条件叶片中H_2O_2含量下降,在氧胁迫或生物胁迫下积累活性氧含量减少.接种病原细菌Pst DC3000后,与野生型植株相比,Atfao3突变体体内细菌繁殖数量增加,叶片病害症状加重,防卫相关基因PR1、PR2和PAL表达减弱.我们基于以上T-DNA突变体分析结果表明,AtFAO3在植物对病原细菌防卫中起重要作用.     

不同生境中半红树植物抗氧化防御研究

选取5种半红树植物,研究了其在不同生境(潮间带和陆生)抗氧化防御系统的变化。结果表明,陆生的黄槿、许树O2.产生速率和莲叶桐H2O2含量均显著的高于其潮间带居群,从而使这3种半红树叶片中抗氧化酶类(SOD、APX、CAT、POD和GR)活性均高于其潮间带居群。而处于潮间带杨叶肖槿、阔苞菊(除SOD外)的SOD、APX、CAT活性显著高于其陆生居群,此时,H2O2含量要显著低于其陆生居群,而陆生的阔苞菊居群SOD、POD、GR活性高于其潮间带居群,因此,O2.产生的速率显著低于其潮间带居群。不同树种对不同生境有着不同抗氧化防御策略,总的趋势是,陆生的半红树抗氧化酶活性均要高于其潮间带居群,尤其是POD、GR活性在5种半红树中均显著高于其潮间带居群,暗示环境胁迫造成的选择压力导致半红树植物适应性的反应。高温、高光照、干旱是对陆生半红树的逆境胁迫,因此,上调抗氧化酶活性,以降低逆境对半红树的膜脂过氧化,减少电解质外渗,最终提高了半红树的抗逆性。     

不同冷冻方法对牛体外胚胎ATP含量与ROS水平的影响

【目的】探讨冷冻保存对牛体外生产胚胎能量代谢、有氧代谢造成的影响。【方法】采用常规法或玻璃化法（open pulled straw,OPS法）冷冻保存牛体外受精（in vitro fertilization,IVF）囊胚和体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer,SCNT）囊胚,利用ATP Bioluminescence Assay Kit HS II 和 GENMED ROS Assay Kit检测了冷冻-解冻后囊胚ATP含量和ROS水平。【结果】（1）IVF和SCNT囊胚OPS法冷冻-解冻后存活率（（93.25±5.17）%和（77.56±3.52）%）均显著高于常规冷冻法（（81.25±4.98）%和（49.41±2.24）%）（P＜0.05）;（2）IVF囊胚和SCNT囊胚OPS法冷冻-解冻后ATP含量（（0.63±0.05）和（0.33±0.02）pmol）均显著高于常规冷冻法（（0.45±0.03）和（0.22±0.01）pmol）（P＜0.05）;但是均显著低于相应的IVF或SCNT新鲜囊胚（（0.76±0.04）和（0.40±0.02）pmol）（P＜0.05）;（3）玻璃化冷冻IVF囊胚、SCNT囊胚ROS水平（（74.34±4.24）和（43.21±3.35）cps）高于新鲜IVF囊胚（（48.52±2.65）cps）、SCNT囊胚（（27.36±2.23）cps）（P＜0.05）,常规冷冻组则与此相反（（35.61±4.32）和（16.56±2.52）cps）（P＜0.05）。【结论】玻璃化冷冻较适用于牛IVF、SCNT囊胚冷冻保存;玻璃化冷冻和常规冷冻均显著影响牛IVF囊胚、SCNT囊胚中ATP含量和ROS水平。     

干旱处理对澳洲坚果光合特性的影响

为探究澳洲坚果‘桂热1号’苗期对干旱的生理响应机制,研究该品种在持续干旱处理7 d的叶片含水量、光合色素含量、荧光参数、渗透调节物质和保护酶活性的变化规律。结果表明:随着干旱程度的增加,‘桂热1号’土壤含水量和叶片含水量均呈逐渐下降趋势,在断水7 d最为明显。干旱导致‘桂热1号’叶绿素含量显著下降,但胡萝卜素含量先升后降。光合速率在断水5和7 d下降明显,伴随着活性氧清除酶活性下降。表明,‘桂热1号’对干旱的自身调控能维持5 d。     

低温对青海扁茎早熟禾活性氧代谢的影响和相关基因表达分析

为研究青海扁茎早熟禾(BJ)在低温胁迫下活性氧积累、抗氧化酶防御与逆境相关基因表达的机制,以WY-2(草地早熟禾‘午夜2号')为对照,对这两种材料低温适应(10/5 ℃) 3 d和冷冻胁迫(-10 ℃) 24 h,测定了O^-·₂产生速率、H₂O₂含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及其抗氧化酶相关基因、冷胁迫相关转录因子的相对表达量。结果表明,低温胁迫可引起BJ和WY-2叶片内的O^-·₂产生速率、H₂O₂含量和MDA含量的增加,BJ活性氧的积累程度和MDA含量均低于WY-2;低温胁迫可导致BJ的SOD、APX和GR活性的降低,CAT活性呈先升后降的趋势,但只有APX活性表现为BJ高于WY-2,同时,BJ和WY-2叶片内的Cu/ZnSOD、CAT、APX和GR基因的表达量在低温胁迫后被明显的上调,且BJ抗氧化酶相关基因的相对表达量普遍高于WY-2;BJ叶片内的DREB2是下调表达的,ERF、DREB1、CSP和HSP基因在低温胁迫后均表现出明显的上调表达,且ERF、CSP和HSP的相对表达量高于WY-2。从而得出结论,扁茎早熟禾在低温胁迫时有害物质的积累低于午夜二号,抗氧化酶相关基因表达上调幅度,以及一些与冷胁迫相关转录因子的表达调控均大于午夜二号。这些物质合成和基因表达的差异可能共同导致扁茎早熟禾的高耐冷性。     

DEHP对土壤蚯蚓氧化胁迫及DNA损伤的研究

土壤环境中的酞酸酯污染日益严重,为了探讨和分析典型酞酸酯邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(Di(2-ethylhexyl)phthalate,DEHP)对土壤动物的生态毒理效应,以赤子爱胜蚓为指示生物,暴露于DEHP浓度为CK、0.1、1、10、50 mg kg~(-1)人工土壤中,并于染毒后的7、14、21、28d取样测定。通过蚯蚓体内的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物(POD)、谷胱甘肽转移酶(GST)等指标反映DEHP对蚯蚓的氧化激活程度,通过活性氧自由基(ROS)的含量反映DEHP对蚯蚓的细胞毒性,通过丙二醛(MDA)含量和Olive尾矩反映DEHP对蚯蚓的遗传毒性,从多个角度评价DEHP对蚯蚓的生态毒理效应。结果表明:(1)在DEHP的刺激下,各浓度组蚯蚓的SOD、CAT、POD、GST活性均呈激活状态,表明DEHP对蚯蚓的抗氧化酶有诱导作用;(2)DEHP影响蚯蚓的ROS含量,各染毒处理组与对照组相比均升高且差异性明显,表现出明显的剂量—效应关系;(3)对比各染毒处理组之间的数据,DEHP对蚯蚓MDA含量的影响无明显规律;(4)DEHP可使蚯蚓GST呈激活状态,表明中高浓度的DEHP对蚯蚓GST具有诱导作用;(5)DEHP能够引起蚯蚓体腔细胞DNA的损伤,且随着浓度的增加,Olive尾矩值随之增加,说明DNA损伤程度与DEHP浓度之间具有剂量-效应关系。从实验结果可以看出,DEHP可以对蚯蚓机体和DNA造成一定程度的损伤,表现出较强的生态毒理效应。     

Modulation of manganese toxicity in Pisum sativum L. seedlings by kinetin

In the present study, the effects of kinetin (KN; 10 and 100 μM) application under manganese toxicity (Mn; 50, 100 and 250 μM) were investigated, on growth, photosynthetic pigments, total protein, total nitrogen, ammonium (NH₄⁺) content, NH₄⁺ assimilating enzymes and antioxidant system in pea seedlings. The exposure of pea seedlings to Mn and 100 μM of KN alone and in combination, caused decrease in growth, photosynthetic pigments, total protein and total nitrogen contents, and an increase in NH₄⁺ content. However, application of 10 μM of KN together with Mn reduced the Mn toxicity symptoms, promoted the growth of seedlings and led to the decrease in NH₄⁺ content compared to Mn treatments alone. The root and shoot activities of glutamine synthetase (GS), glutamate oxoglutarate aminotransferase (GOGAT) and catalase (CAT) were decreased while glutathione reductase (GR) and dehydroascorbate reductase (DHAR) activities exhibited differential responses when pea seedlings were exposed to Mn and 100 μM of KN. However, under similar treatments, activities of glutamate dehydrogenase (GDH), superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) in root and shoot were increased. It was noticed that addition of 10 μM of KN together with Mn, caused significant stimulation in activities of enzymes of NH₄⁺ assimilation and antioxidant defense system even over their respective control values. Non-enzymatic antioxidants (ascorbate and glutathione) in root and shoot of pea seedlings exposed to Mn stress were significantly increased by the addition of 10 μM of KN. Therefore, ameliorative effect of 10 μM of KN against Mn toxicity was observed. This study thus suggests that 10 μM of KN appreciably improves Mn tolerance of pea seedlings under Mn toxicity while reverse effects were exhibited by 100 μM of KN.     

两个玉米自交系对纹枯病的抗病反应机制初探

玉米纹枯病是由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起的一种重要病害。具有优良性状的自交系是开展玉米抗病品种选育的重要种质资源。本试验以西南地区两个优良玉米自交系R08与18-599R为材料,采用人工接种R.solani菌丝融合群AG1-IA,对成株期玉米进行了抗性鉴定,并对病原菌诱导后苗期玉米叶片上的活性氧(ROS)、抗病相关基因(PR1、ZmDREB2A、ZmERF3和WIP1)表达及细胞坏死情况进行了动态检测。结果显示,R08对纹枯病表现为中抗,而18-599R为高感材料;受R.solani侵染后,玉米叶片ROS的积累在R08中较18-599R多;两个自交系中基因表达量及表达时间存在显著差异;R08叶片出现显著的细胞坏死反应,而18-599R相对较轻。本研究表明两个自交系对R.solani的抗性差异主要体现在相关抗病反应的时间和强度上,这为进一步研究玉米纹枯病抗病机理提供了依据。