Ca^(2+)-ATPase参与植物耐盐性调控的研究进展

盐胁迫下细胞质Ca^(2+)浓度升高,细胞会激活Ca^(2+)调节的靶酶或者与Ca^(2+)高度亲和的受体蛋白,其中,与Ca^(2+)高度亲和的受体蛋白中,植物钙泵(Ca^(2+)-ATPase)是P型ATP酶,包含内质网Ca^(2+)-ATPases与质膜Ca^(2+)-ATPas‐es,通过主动运输将Ca^(2+)从细胞质转移到质外体或细胞器。大量研究表明,植物的耐盐性在很大程度上与其维持钙泵即Ca^(2+)-ATPase活性的能力有关。多种植物Ca^(2+)-ATPase对盐胁迫表现出敏感性,并受到外源Ca^(2+)的保护,表明外源钙处理与Ca^(2+)-ATPase活性可能在盐胁迫下的细胞内钙稳态和信号转导中起重要作用。该研究概述了植物Ca^(2+)-ATPase类型、结构与性质,亚细胞定位Ca^(2+)-ATPase及外源钙与亚细胞定位Ca^(2+)-ATPase参与植物耐盐调控研究进展,重点对质膜、液泡膜、核膜、内质网及高尔基体Ca^(2+)-ATPases参与植物耐盐调控的研究进展进行了综述,并提出展望。该研究为了解植物耐盐性生理及分子机制提供帮助,同时为作物耐盐栽培提供新思路。

CHCHD2 Thr61Ile mutation impairs F1F0-ATPase assembly in in vitro and in vivo models of Parkinson's disease

Mitochondrial dysfunction is a significant pathological alte ration that occurs in Parkinson's disease(PD),and the Thr61lle(T61I)mutation in coiled-coil helix coiled-coil helix domain containing 2(CHCHD2),a crucial mitochondrial protein,has been reported to cause Parkinson's disease.FIFO-ATPase participates in the synthesis of cellular adenosine triphosphate(ATP)and plays a central role in mitochondrial energy metabolism.However,the specific roles of wild-type(WT)CHCHD2 and T611-mutant CHCHD2 in regulating F1FO-ATPase activity in Parkinson's disease,as well as whether CHCHD2 or CHCHD2 T61I affects mitochondrial function through regulating F1FO-ATPase activity,remain unclea r.Therefore,in this study,we expressed WT CHCHD2 and T61l-mutant CHCHD2 in an MPP^(+)-induced SH-SY5Y cell model of PD.We found that CHCHD2 protected mitochondria from developing MPP^(+)-induced dysfunction.Under normal conditions,ove rexpression of WT CHCHD2 promoted F1FO-ATPase assembly,while T61I-mutant CHCHD2 appeared to have lost the ability to regulate F1FO-ATPase assembly.In addition,mass spectrometry and immunoprecipitation showed that there was an interaction between CHCHD2 and F1FO-ATPase.Three weeks after transfection with AAV-CHCHD2 T61I,we intraperitoneally injected 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine into mice to establish an animal model of chronic Parkinson's disease and found that exogenous expression of the mutant protein worsened the behavioral deficits and dopaminergic neurodegeneration seen in this model.These findings suggest that WT CHCHD2 can alleviate mitochondrial dysfunction in PD by maintaining F1F0-ATPase structure and function.

富里酸和Ca^(2+)共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌介导生成次生高铁矿物的影响

为揭示富里酸和Ca^(2+)共存对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)氧化酸性矿山废水(AMD)中的Fe^(2+)和形成次生高铁矿物的影响,分析了pH、Fe^(2+)氧化率、铁沉淀率以及次生高铁矿物矿相、基团等相关指标。结果表明,Ca^(2+)确实具有提高嗜酸性氧化亚铁硫杆菌氧化Fe^(2+)的能力。低质量浓度(0.2 g/L)的富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌活性的提高具有促进作用,高质量浓度(0.4 g/L)的富里酸具有抑制作用,而增加Ca^(2+)反过来能够减弱高浓度富里酸对嗜酸性氧化亚铁硫杆菌的抑制作用。对形成的次生高铁矿物进行X射线衍射(XRD)和傅立叶红外光谱(FTIR)分析,结果表明高浓度富里酸促进了另一次生高铁矿物草黄铁矾的生成。

川芎嗪抑制ROCK的表达降低模拟失重大鼠血管Ca^(2+)敏感性

研究失重条件下血管平滑肌收缩性、Ca^(2+)敏感性及其调控通路RhoA-ROCK蛋白表达的变化,以及川芎嗪干预对其的影响。大鼠尾部悬吊模拟失重,在机体前、后部分别选取颈总动脉和肠系膜上动脉。在模拟失重大鼠颈总动脉中,由苯肾上腺素(PHE)或KCl诱发的血管收缩性和Ca^(2+)敏感性增强,RhoA激酶2(ROCK II)的表达、肌球蛋白磷酸酶靶亚基1(MYPT1)和肌球蛋白调节轻链(MLC)的磷酸化水平均上升,血管孵育Y-27632(ROCK特异性抑制剂)后可降低以上变化。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦可降低以上变化。模拟失重后,大鼠肠系膜上动脉的收缩性和Ca^(2+)敏感性、ROCK II的表达、MYPT1和MLC的磷酸化水平降低,血管孵育Y-27632对以上变化无明显作用。模拟失重大鼠灌饲川芎嗪亦对以上变化无明显作用。结果表明,由RhoA-ROCK调控的血管平滑肌Ca^(2+)敏感性的变化可能是失重条件下机体前后部血管收缩性发生区域性重塑的关键因素。川芎嗪可抑制ROCK蛋白的表达,降低血管平滑肌升高的Ca^(2+)敏感性,从而纠正失重条件下机体前部血管收缩性的增强,但对失重条件下机体后部血管收缩性的减弱无恢复作用。

外源Ca^(2+)对玉米幼苗镉胁迫的缓解效应

本试验以玉米为研究材料,对玉米幼苗进行一定浓度的镉(20mg/L)胁迫,通过对玉米幼苗施加不同浓度的Ca^(2+)(0、2、5、8mmol/L),研究Ca^(2+)对镉胁迫下玉米幼苗的叶绿素、MDA、可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸和POD活性6个生理生化指标的影响。结果表明:施加外源Ca^(2+)显著增加了镉胁迫下南瓜幼苗叶片中叶绿素含量(P<0.05),而MDA含量、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量以及POD活性均显著降低(P<0.05),对可溶性蛋白的缓解作用不显著(P>0.05)。其中以5mmol/LCa^(2+)的缓解效果最好。

高温胁迫对花生幼苗光合速率、叶绿素含量、叶绿体Ca^(2+)-ATPase、Mg^(2+)-ATPase及Ca^(2+)分布的影响

将水培后盆栽的花生幼苗,置于培养箱42℃高温培养,定时测定幼苗叶光合速率、叶绿素含量和叶绿体Ca2+-ATPase、Mg2+-ATPase的相对活性,并观察幼叶细胞内Ca2+分布的变化。试验结果表明:高温胁迫过程中,光合速率及叶绿素含量都随处理时间的延伸而下降,并呈显著正相关;叶绿体Ca2+-ATPase和Mg2+-ATPase高温胁迫过程中相对活性呈先升后降趋势,Ca2+-ATPase热敏性高于Mg2+-ATPase;高温胁迫过程中,Ca2+具有从胞外转运到胞质内和叶绿体中的趋势,Ca2+能够稳定高温胁迫下叶肉细胞膜和叶绿体的超微结构。

温度逆境交叉适应过程中葡萄幼苗质膜Ca^(2+)-ATPase的细胞化学定位与活性变化

目的研究植物交叉适应现象及其生理生化机制。方法以京秀葡萄(VitisviniferaL.cv.Jingxiu)为试材,研究了38℃/10h的高温锻炼预处理和8℃/2.5d的低温锻炼预处理分别对随后0℃低温和45℃高温胁迫期间葡萄叶片细胞质膜Ca2+-ATPase的影响。从生化水平测定了定位在质膜、液泡膜上的Ca2+-ATPase的活性,并用氯化铈沉淀的电镜细胞化学方法,定位观察了质膜Ca2+-ATPase的活性。结果高温锻炼预处理提高了微粒体膜上的Ca2+-ATPase酶的活性,并且在随后的低温胁迫条件下,保持了酶活性的稳定性;低温锻炼提高了微粒体在高温胁迫下的ATP酶活性。结论高温锻炼诱导的抗冷性和低温锻炼所诱导的耐热性的提高与微粒体膜上Ca2+-ATPase活性的变化有关,且高温锻炼和低温锻炼具有相同的调控机制。

外源钙对高温胁迫下花生幼苗叶绿体Ca^(2+)-ATPase、Mg^(2+)-ATPase活性及Ca^(2+)分布的影响

以10mmol/L CaC l2溶液处理花生幼苗叶片后,置于培养箱42℃高温培养,定时测定幼苗叶叶绿体Ca2+-ATPase,Mg2+-ATPase活性,并观察幼叶细胞内Ca2+分布的变化。试验结果表明,外源Ca2+处理相应提高和保护了Ca2+-ATPase,Mg2+-ATPase的活性;外源Ca2+预处理能够明显增加细胞间隙、细胞壁、质膜和叶绿体上Ca2+颗粒密度;高温胁迫后,Ca2+具有从胞外转运到胞质内和叶绿体中的趋势;Ca2+能够稳定高温胁迫下叶肉细胞膜和叶绿体的超微结构。

钙肥对富士苹果品质及Ca^(2+)-ATPase活性影响的研究

以盛果期的矮化富士为材料,研究了不同钙肥对富士苹果品质和Ca2+-ATPase活性的影响.结果表明,喷钙后单果重增加,Vc含量提高,可溶性固形物和花青苷含量增大,而成熟果实的叶绿素和可滴定酸含量下降.不同钙肥效果顺序为:巨金钙>氨基酸钙>翠康钙宝>钙宝2000.钙肥对Ca2+-ATPase活性影响极为显著,其活性明显高于对照,不同钙肥间Ca2+-ATPase活性的变化趋势与果实品质的变化趋势相同.

有机磷农药对小白菜中可溶性蛋白质及SOD、Mg^(2+)-ATPase、Ca^(2+)-ATPase和CAT的影响

使用一定浓度甲胺磷农药喷洒小白菜后,测定7 d中其可溶性蛋白质及抗氧化酶(SOD、CAT、和蛋白酶M g2+-ATPase、C a2+-ATPase)的含量变化.结果表明,喷药后可溶性蛋白质在第2~4天含量比对照组减小,随后呈上升趋势;SOD和CAT在第2~6天均高于对照;而M g2+-ATPase、C a2+-ATPase第1~4天与对照相差不大,第5、6天略高于对照;第7天各物质都基本还原到与对照接近或持平.说明有机磷农药喷洒后致使植物体内产生了大量氧自由基,进而诱导细胞内防御活性氧自由基毒害的物质产生.

外源乙烯对桃果实微粒体膜Ca^(2+)-ATPase活性和膜脂过氧化水平的影响

以'迎庆'桃果实为材料,研究了经外源乙烯(50μL/L)处理12h后,在常温(25℃)下贮藏过程中,果实微粒体膜Ca2+-ATPase活性和膜脂过氧化水平的变化。结果表明:外源乙烯促进果实内源乙烯的生成,刺激膜Ca2+-ATPase活性先上升而后下降,同时加速超氧自由基的产生,提高膜脂过氧化产物丙二醛含量,增强了膜脂过氧化作用;钙调素拮抗剂三氟拉嗪(TFP)和钙通道阻塞剂异博定(VER)均在一定程度上抑制乙烯诱导的上述效应,这表明细胞内Ca2+和CaM参与了外源乙烯反应。

草莓果实成熟过程中Ca^(2+)-ATPase活性变化及酶学特性

以不同成熟度的草莓果实为试材,研究了草莓果实成熟过程中Ca2+-ATPase活性变化规律、最适pH值、动力学参数Km值和Vmax值。研究结果表明,草莓果实从开始成熟时(绿熟期)Ca2+-ATPase活性不断升高,果实完全成熟时(粉红期)达到最大值,随着成熟后的不断衰老,其活性逐渐降低;该酶的最适pH值为7.0;不同成熟阶段果实Ca2+-ATPase反应所需的Ca2+浓度有所不同,EGTA对各成熟阶段草莓果实的Ca2+-ATPase活性的抑制作用存在明显的差异。经对Ca2+-ATPase的动力学分析表明,不同成熟度果实Ca2+-ATPase的Km值和Vmax值不同,从果实开始成熟Km值逐渐降低,衰老时又逐渐上升,变化趋势与酶活性变化趋势相反;Vmax值变化趋势与酶活性变化趋势相同。

盐胁迫对碱茅幼苗叶片内源激素、NAD激酶及Ca^(2+)-ATPase的效应

为了研究盐渍生境对盐生植物碱茅Puccinellia china mpoensis体内部分信号分子的影响,采用不同浓度NaCl溶液处理碱茅植株,对幼苗叶片中部分信号分子及相关蛋白测定和分析。结果发现,低盐下碱茅无胁迫反应,高盐胁迫下,碱茅脱落酸(ABA)含量升高,生长素(IAA)、赤霉素(GA)含量均下降,细胞分裂素(ZR)含量趋于稳定;碱茅NAD激酶(NADKase)活性升高,提高代谢调节能力;同时Ca2+-ATPase活性增加,是对盐胁迫引起Ca2+浓度升高而做出的胁迫反应。表明了碱茅通过胞间信号相对含量的变化,调节NADKase活性、Ca2+-ATPase活性,提高耐盐能力。

柑橘果实总钙、可溶性Ca^(2+)含量及Ca^(2+)-ATPase活性的季节性变化

以单性结实的龟井和自花结实的鄂柑1号柑橘品种为材料,对果实的整个发育期的子房(幼果)、果皮和果肉的总钙、可溶性Ca2+含量和Ca2+-ATPase活性进行了测定。结果表明龟井花前至花期子房总钙含量就已很高,花后趋下降,而鄂柑1号花前至花期子房总钙含量相对较低,花后有一显著上升;龟井可溶性Ca2+含量在花期及花后有一明显下降,而对应鄂柑1号在花后却有一显著上升;龟井花前至花期Ca2+-ATPase活性较高,花后下降,而对应鄂柑1号花前较低,花期即始上升;果实增大期内两品种果皮的总钙均趋上升,对应果肉总钙却趋下降;而果皮和果肉的可溶性Ca2+含量和Ca2+-ATPase活性在增大期内均有一明显增长过程或居相对较高水平。

钙处理对低温胁迫下枇杷幼苗Ca^(2+)-ATPase活性和膜脂过氧化水平的影响

【目的】探讨钙处理对低温胁迫下枇杷叶片Ca2+-ATPase活性和膜脂过氧化的调节机制,为枇杷抗寒性研究提供依据。【方法】采用外源钙(5 mmol/L CaCl2)和钙调素拮抗剂三氟拉嗪(Trifluoperazine,TFP,100mmol/L)处理Hoagland营养液砂培法培养的2年生"早钟6号"枇杷(Eriobotryajaponica Lindl.cv.Zaozhong No.6)容器幼苗,设钙预处理、TFP预处理和先TFP后钙处理,以未做预处理为对照,于-6℃人工气候室进行低温胁迫处理,研究钙处理对低温胁迫下枇杷成活率、CaM含量以及Ca2+-ATPase、CAT、SOD活性和H2O2、MDA含量的影响。【结果】与对照相比,钙处理显著提高了低温胁迫后枇杷幼苗的成活率、叶片细胞CaM含量以及质膜、内质网膜、液泡膜和线粒体膜Ca2+-ATPase活性,并激活了CAT和SOD活性,降低了细胞H2O2和MDA含量;而钙调素拮抗剂TFP对钙处理所诱导的上述生理效应均有抑制作用,削弱了幼苗对低温胁迫的抗氧化能力,加剧了低温对幼苗的伤害。【结论】钙处理提高了枇杷幼苗的抗冻能力,Ca2+-CaM信使系统可能参与了低温胁迫下枇杷抗冻性的诱导和调控。

复合混凝剂中Ca^(2+)对高溶解态磷坑塘水混凝效果的影响

文章以Ca^(2+)改性后的AlCl_(3)和PACl作为混凝剂进行混凝实验,通过出水浊度、余铝、总磷、絮体粒径及有机物组成等分析改性后混凝剂的作用机理,探讨混凝剂中存在的Ca^(2+)对高磷坑塘水混凝效果的影响机制。浊度去除方面,低投加量下Ca^(2+)可明显降低出水浊度。当投加量为0.10 mmol/L时,PACl出水浊度下降了33.52 NTU,AlCl_(3)出水浊度下降了28.72 NTU。余铝去除方面,当AlCl_(3)作混凝剂时,Ca^(2+)可以通过增加混凝剂的电中和能力来降低出水余铝浓度。溶解态磷去除方面,Ca^(2+)与磷酸根反应或通过压缩双电层和吸附电中和作用来增加溶解态磷的去除率。当投加量为0.20 mmol/L时,Ca^(2+)浓度为0.9 mmol/L,PACl溶解态磷去除率较未改性前提高16.1%。絮体粒径方面,Ca^(2+)可以促进颗粒之间脱稳凝聚,增加絮体粒径和分形维数,AlCl_(3)在0.20 mmol/L投加量下絮体粒径增加79μm。并且Ca^(2+)的加入使AlCl_(3)生成的絮体抗剪切能力更强,但是絮体受到破坏后更不容易恢复,使PACl形成絮体强度因子和恢复因子变大。有机物去除方面,Ca^(2+)可以提高有机物的去除率。对于0.20 mmol/L投加量,Ca^(2+)为0.06 mmol/L投加量条件下AlCl_(3)改性后混凝剂荧光响应值由1100降至800。

镉对玉米苗中钙调蛋白含量和Ca^(2+)-ATPase活性的影响

试验采用营养液培养的方法,以玉米为试材,研究了不同供镉浓度(0、52、0和100μmol/L)和处理时间(122、4、48、96、168 h)对植株体内钙调蛋白(CaM)含量及生物膜上的Ca2+-ATPase活性的影响。结果表明,植株可溶性Ca2+含量在镉胁迫后较不加镉处理增加,镉处理在叶和根中分别在48和24 h后达最高,然后随镉处理浓度和处理时间的增加逐步下降;同时镉诱导了植株CaM的合成,其含量随镉处理浓度和处理时间增加逐步增加,但20μmol/L和100μmol/L镉处理在168 h后有所下降;与不加镉处理相比,镉胁迫导致植株生物膜上的Ca2+-ATPase活性迅速升高,但随镉处理浓度提高和时间延长,镉胁迫植株的Ca2+-ATPase活性在48 h(质膜、液泡膜和内质网膜)和24 h(线粒体膜)后逐步降低。各膜上的Ca2+-ATPase活性依次为质膜>液泡膜>内质网膜>线粒体膜,且同一微囊膜,根中的活性大于叶中。

2℃低温下抗寒冬小麦与冷敏感春小麦幼苗细胞质膜Ca^(2+)-ATPase活性比较

通过氯化铈 (Ce Cl3)沉淀的电镜细胞化学法 ,对比观察了抗寒冬小麦幼苗和冷敏感春小麦幼苗质膜 Ca2 + -ATPase活性的变化 ,结果显示 :2 0℃下生长的冬小麦幼苗 ,Ca2 + - ATPase活性主要定位于质膜上。2℃下 ,随处理时间的延长 (3h、12 h) ,质膜 Ca2 + - ATPase活性反应逐步增强。2℃下处理 3d,质膜上仍存在酶反应产物 ,质膜 Ca2 + - ATPase活性高于对照。2 0℃下生长的春小麦幼苗 ,其质膜 Ca2 + - ATPase活性水平高于同样条件处理下的冬小麦幼苗的酶活性水平。2℃处理 3h,春小麦幼苗质膜上酶活性反应明显增强。2℃处理 12 h,酶活性反应迅速降低。2℃下处理 3d,春小麦幼苗质膜上酶反应产物明显少于对照 ,质膜 Ca2 + - ATPase已接近失活。结果表明 ,低温逆境下质膜 Ca2 + - ATPase活性的大小及其稳定性 。

抗寒锻炼对冬小麦幼苗质膜Ca^(2+)-ATPase的稳定作用

通过氯化铈（ＣｅＣｌ３）沉淀的电镜细胞化学方法，观察了抗寒锻炼对冬小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）幼苗质膜Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ的稳定作用，主要结果是：（１）正常温度（２０℃）下生长的冬小麦幼苗（未经抗寒锻炼），其质膜上有很强的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ活性反应；当经过－９℃３ｈ的低温处理后，质膜的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ活性明显降低；在处理１２ｈ后，质膜的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ活性进一步降低；当处理时间延长到２４ｈ，质膜的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ完全失活，同时细胞的超微结构受到破坏。（２）冬小麦幼苗在２℃低温下锻炼１５ｄ后，其质膜的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ活性高于未经抗寒锻炼的小麦幼苗。抗寒锻炼后的小麦幼苗在－９℃处理３ｈ后，质膜的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ活性与低温处理前相比无明显降低；经低温处理１２ｈ，质膜仍保持较高的Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ活性，较同样低温处理（－９℃，１２ｈ）但未经抗寒锻炼的幼苗高；当－９℃低温处理２４ｈ后，质膜上仍可观察到Ｃａ２＋ＡＴＰａｓｅ的活性反应，而且细胞的超微结构也未受到破坏。结果表明。

低温及轮纹病菌胁迫对鸭梨果肉ATP含量及H^＋ATPase、Ca^2＋-ATPase活性的影响

以鸭梨为试材,用荧光素酶法和钼蓝比色法分别测定低温、病原菌胁迫条件下ATP含量和测定H+-ATPase、Ca2+-ATPase活性。结果表明:采后0～60d低温贮藏果实为维持呼吸等代谢活动ATP大量消耗;H+-ATPase活性显著增强,活性增强幅度与温度有关;Ca2+-ATPase活性高峰推后且峰值增大。受病原菌侵染的果实60h内表现为ATP含量显著降低;H+-ATPase活性增强36h达最高峰;Ca2+-ATPase活性降低且降低速率高于对照。由此推测无论低温还是病原菌胁迫均为一个大量耗能的过程,通过H+-ATPase活性提高改变渗透压使细胞抵御逆境,而低温可以使果实Ca2+-ATPase活性推迟而延缓衰老。