鱼类褪黑素合成酶系编码基因的系统进化与生理功能

褪黑素是一种小分子神经递质,主要在脊椎动物的松果腺中合成与分泌,到达机体各部位来参与调控生物节律、生殖、生长与发育等生理过程。在鱼类中,松果腺是一个复合体,主要由类光感细胞构成,具有感光与内分泌双重功能。褪黑素的生物合成从色氨酸开始,涉及色氨酸羟化酶(TPH)、芳香族L-氨基酸脱羧酶(AAAD)、芳香烷胺-N-乙酰转移酶(AANAT)和乙酰色胺甲基转移酶(ASMT)。前期,我们通过对众多脊椎动物开展比较基因组学研究,发现这4个褪黑素合成酶系编码基因的系统进化与脊椎动物的物种进化基本一致,表明这些基因(同褪黑素一样)都很保守。有意思的是,在鱼类中各催化酶基因拷贝数出现显著增加,但四倍体与二倍体鱼中的拷贝数并不一定是2∶1,这是因为鱼类基因组复制后存在部分基因丢失的现象。此外,在大多数鱼类基因组中还鉴定到一些新基因,譬如aaad-like和asmt-like,可能拥有新的功能;有的催化酶基因缺失、出现移码突变或假基因化,可提升物种对特殊生境(诸如洞穴或深海)的生存适应性。本综述主要以我们团队近十年来的相关工作为主线,综合简介鱼类褪黑素合成酶系编码基因的系统进化与生理功能,以期深入理解褪黑素对鱼类生殖内分泌活动的影响,为进一步促进鱼类性腺发育、人工繁殖和分子育种等提供指导和支撑。

褪黑素促进骨再生机制及在口腔种植中的应用

背景:牙槽骨的缺损会危害患者的口颌功能和身心健康。褪黑素因具有促进骨再生特性,可用于预防和治疗骨缺损疾病,对与口腔种植相关的骨结合及种植体周围炎症也有重要应用。目的:探讨褪黑素促进骨再生机制、褪黑素在口腔种植领域的潜在应用,为在口腔种植中发挥褪黑素促骨生成特性提供新的思路。方法:以“褪黑素,骨缺损,成骨细胞,破骨细胞,活性氧,牙周炎,骨结合,种植体周围炎”为中文检索词,以“melatonin,bone defect,osteoblast,osteoclast,ROS,periodontitis,osseointegration,periimplantitis”为英文检索词,应用计算机检索中国知网、PubMed数据库收录的相关文献。检索时限重点为2019年1月至2024年8月,同时纳入少数经典远期文献。通过阅读文题和摘要进行筛选,最终纳入91篇文献进行综述。结果与结论:①褪黑素促进骨再生,机制是促进成骨细胞、软骨细胞和血管内皮细胞的增殖和分化,抑制骨吸收,限制氧化应激。②褪黑素作为骨形成的促进剂,在口腔种植中起到促进骨结合和预防种植体周围炎的作用。③未来还需要更多的研究完整地揭示褪黑素的成骨机制,并作出褪黑素在骨结合和种植体周围炎方面的最佳给药条件和安全性指南。

人脐带间充质干细胞联合褪黑素治疗化疗致早发性卵巢功能不全的作用及机制

背景:目前研究证明,人脐带间充质干细胞和褪黑素均可改善卵巢功能,但人脐带间充质干细胞联合褪黑素对化疗所致早发性卵巢功能不全的保护作用及机制尚未有研究报道。目的:探讨人脐带间充质干细胞联合褪黑素对化疗所致早发性卵巢功能不全的保护作用及机制。方法:将动情周期正常的40只Wistar大鼠随机分为对照组、模型组、人脐带间充质干细胞组、褪黑素组和人脐带间充质干细胞+褪黑素组,每组8只。除对照组外,其他组腹腔注射顺铂溶液构建早发性卵巢功能不全大鼠模型,人脐带间充质干细胞组和人脐带间充质干细胞+褪黑素组于造模后第1,6,11天分别尾静脉注射1×10^(6)个人脐带间充质干细胞,褪黑素组和人脐带间充质干细胞+褪黑素组每日腹腔注射10 mg/kg褪黑素,治疗期间监测大鼠体质量和动情周期变化。治疗14 d后,ELISA法检测血清雌二醇、卵泡刺激素、促黄体生成素、抗缪勒管激素水平,计算卵巢指数,苏木精-伊红染色观察卵巢组织学形态,透射电镜观察卵巢颗粒细胞超微结构,Western blot检测PI3K/AKT/mTOR信号通路蛋白和LC3、P62等自噬蛋白在卵巢组织中的表达。结果与结论:(1)与对照组相比,模型组大鼠体质量逐渐减轻、动情周期紊乱,卵巢指数显著下降(P<0.01);雌二醇、抗缪勒管激素水平降低(P<0.01),卵泡刺激素、促黄体生成素水平升高(P<0.01);卵巢组织学形态和卵巢颗粒细胞超微结构严重破坏;p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR和P62蛋白表达显著降低(P<0.01),LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白表达显著升高(P<0.001)。(2)与模型组相比,各治疗组大鼠体质量逐渐恢复,部分大鼠动情周期恢复正常,卵巢指数显著升高(P<0.01);雌二醇、抗缪勒管激素水平升高(P<0.05),卵泡刺激素、促黄体生成素水平降低(P<0.05);卵巢组织学形态和卵巢颗粒细胞超微结构显著改善;p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT、p-mTOR/mTOR和P62蛋白表达显著升高(P<0.001),LC3Ⅱ/Ⅰ蛋白表达显著降低(P<0.01)。其中人脐带间充质干细胞+褪黑素组上述指标改善更为显著。结果表明,人脐带间充质干细胞联合褪黑素可能通过上调PI3K/AKT/mTOR信号通路,抑制卵巢颗粒细胞自噬来治疗早发性卵巢功能不全。

根灌外源褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿生理特性的影响研究

为探究褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿(Medicago sativa L.)生长的影响,本研究以‘中苜3号’紫花苜蓿为试验材料,设置正常供水和干旱2个水分梯度,采用盆栽试验根灌不同浓度褪黑素,分析不同条件下幼苗表型、生理生化指标的变化。结果表明:90μmol·L^(-1)褪黑素处理能够显著提高紫花苜蓿幼苗株高、茎粗、相对含水量、相对叶绿素含量,此外,90μmol·L^(-1)褪黑素处理显著增加干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗叶片抗氧化酶活性及酶合成相关基因表达水平,并降低脯氨酸、可溶性糖含量及丙二醛、相对电导率、过氧化氢含量。综上所述,褪黑素提高干旱胁迫下紫花苜蓿幼苗抗氧化酶生物合成基因表达水平,增强抗氧化酶活性,清除过量活性氧,缓解膜损伤,提高幼苗抗旱性。

外源褪黑素对低温逆境下三角梅生理特性和细胞壁组分的影响

【目的】研究褪黑素对低温逆境下三角梅生理生化及细胞壁组分的调控作用,为缓解低温对三角梅生长造成的不利影响提供理论依据。【方法】以不同耐冷性的3个三角梅品种安格斯、口红、变色龙为供试材料,在4℃低温下对三角梅植株叶面施加不同浓度(0、50、100、150μmol·L^(-1))的外源褪黑素,测定各处理组生长0、7、14、21 d的叶面积、叶绿素含量、叶绿素荧光参数[PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、表观电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)、非光化学猝灭系数(qN)]、抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)]活性、膜脂过氧化产物[超氧阴离子(O2-)产生速率、过氧化氢(H_(2)O_(2))含量]、渗透调节物质[可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)]含量、细胞壁组分[螯合型果胶(CSP)、碱溶性果胶(SSP)、半纤维素(HC)和纤维素(CE)]含量。【结果】低温逆境下三角梅的正常生长发育受阻,叶绿素荧光参数失衡,膜脂过氧化加剧,细胞壁组分受到影响。而施加100μmol·L^(-1)的褪黑素能够有效地提升三角梅的生理活性,改善植株萎蔫程度,Fv/Fm与ETR降幅减小;抗氧化酶活性显著增加,强耐冷型品种安格斯较于0 d的SOD、POD、CAT最大可增加96.45%、104.35%、73.11%;H_(2)O_(2)含量、O2-生成速率对比同周期MT0最多下降21.07%、26.85%;细胞壁组分中CSP、SSP上升幅度增加,较于0 d最多可上涨22.55%、43.08%。【结论】明确了外源褪黑素在生理特性方面对不同品种三角梅冷害的调控作用,外源施加适宜浓度的褪黑素可以有效缓解低温对三角梅生长的抑制,减轻光系统损伤,增强抗氧化酶活性,减缓膜脂氧化,并调节细胞壁各组分含量以维持其结构整体稳定,从而降低低温伤害,为探索褪黑素对冷害下植物的调控作用提供新思路。

盐胁迫下外源褪黑素和丛枝菌根真菌对月季幼苗生长生理特性的影响

【目的】盐胁迫易导致月季生长发育不良、观赏品质下降,严重影响其在高盐环境或沿海地区室外绿化应用,探究施用外源褪黑素(MT)和接种丛枝菌根真菌(AMF)对其幼苗生长、叶绿素荧光参数以及激素代谢的调控作用,解析它们促进月季适应盐胁迫的生理生化机制,对于增强月季抗盐性,扩大月季应用范围具有重要意义。【方法】以月季品种‘月月红’幼苗为试验材料,采用室内盆栽试验,设置对照(CK)、100 mol/L NaCl胁迫、根际施用MT、根际接种AMF幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum)及其组合等8个处理,考察各处理对月季幼苗生长、叶绿素荧光参数、激素代谢及抗氧化系统的影响。【结果】(1)施用MT可以促进AMF对月季幼苗根系的侵染,提高侵染率、丛枝着生率、泡囊数和侵入点数;(2)月季幼苗株高、茎粗以及生物量等在盐胁迫下显著下降,在MT或AMF处理下均不同程度增加,而AMF+MT处理下株高、茎粗无显著变化,地上部干重、地下部干重分别显著增加24.1%和37.0%;(3)月季幼苗叶绿素含量在盐胁迫下显著下降,叶绿素荧光参数也降低,MT或AMF处理能提高盐胁迫月季幼苗叶绿素含量以及叶绿素荧光参数,AMF+MT处理则使叶绿素总量、叶绿素a/b分别增加46.2%和67.2%,PSⅡ最大光化学效率(F_(v)/F_(m))、潜在活性(F_(v)/F_(o))、实际光化学效率(ΦPSⅡ)、有效光化学量子效率(Fv'/Fm')、光化学淬灭系数(qP)分别增加4.9%、51.0%、175.0%、168.7%和92.5%,而NPQ下降42.7%;(4)在盐胁迫下,月季叶片中玉米素(ZT)、赤霉素(GA)、生长素(IAA)含量下降,而脱落酸(ABA)含量增加,MT或AMF处理有利于盐胁迫下ZT、GA、IAA含量的提高以及ABA含量的下降,AMF+MT处理后ZT、GA、IAA分别增加146.9%、116.9%、35.7%,ABA下降21.1%;(5)在盐胁迫下,抗氧化酶SOD、CAT活性增强,超氧阴离子(O_(2)^(-·))产生速率和H_(2)O_(2)累积大量增加,MT或AMF处理有助于增加抗氧化酶活性并减少O_(2)^(-·)产生速率和H_(2)O_(2)含量,而AMF+MT处理能够进一步激活SOD、CAT活性,降低O_(2)^(-·)产生速率和H_(2)O_(2)累积。【结论】接种AMF、添加MT或者AMF+MT处理均可以提高盐胁迫下月季幼苗叶绿素含量,保护叶绿素荧光系统,维持植物内源激素的平衡,激活SOD、CAT等抗氧化酶活性以及降低脂质过氧化和H_(2)O_(2)累积,以减轻盐胁迫对月季幼苗的伤害,促进月季生长,并以AMF+MT处理增强月季幼苗抗盐性的效果更佳。

褪黑素对H_(2)O_(2)诱导蛋鸡卵巢颗粒细胞氧化应激损伤的保护作用

为探讨褪黑素对蛋鸡卵巢颗粒细胞氧化应激损伤的保护作用,试验选取产蛋高峰期蛋鸡进行颗粒细胞分离培养,分别用0、12.5、25、50、100、200µmol/L H_(2)O_(2)处理3、6、9 h,根据颗粒细胞增殖活性和氧化指标变化建立氧化应激模型。试验分为4组:试验Ⅰ组为对照组,试验Ⅱ组为H_(2)O_(2)组,试验Ⅲ组为H_(2)O_(2)+Mel组,试验Ⅳ组为褪黑素组,利用CCK-8法、DCF法及TUNEL法分别检测各组细胞增殖率、活性氧(ROS)水平和凋亡率,q-PCR和Western blot检测抗氧化指标SOD1、SOD2、CAT、GPX3和PRDX3基因和蛋白的表达水平。结果显示:①与对照组相比,H_(2)O_(2)组细胞增殖率降低(P<0.05),丙二醛(MDA)水平增加(P<0.05),过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)活性下降(P<0.05);②与对照组相比,H_(2)O_(2)组细胞活性氧(ROS)水平、凋亡率增加(P<0.05),增殖活性降低(P<0.05),Ⅲ组细胞活性氧水平、凋亡率降低(P<0.05),增殖活性增加(P<0.05);③与对照组相比,H_(2)O_(2)组细胞SOD1、SOD2、CAT、GPX3和PRDX3等抗氧化基因和蛋白表达下降(P<0.05),而褪黑素干预后则促进了抗氧化基因和蛋白表达(P<0.05)。研究提示:褪黑素干预后缓解了H_(2)O_(2)对颗粒细胞的氧化应激损伤,其可通过清除活性氧及上调蛋鸡卵巢颗粒细胞抗氧化基因和蛋白的表达起保护作用。

外源褪黑素处理对采后火龙果贮藏品质和活性氧清除能力的影响

为研究外源褪黑素(melatonin,MT)处理对采后火龙果的保鲜效果,以不同浓度(0.05、0.10和0.50 mmol/L)MT处理采后火龙果果实,并测定其贮藏品质和活性氧清除能力。结果表明:外源MT处理的保鲜效果与其浓度有关,相较于0.05 mmol/L和0.50 mmol/L,0.10 mmol/L MT处理能显著地抑制果实鳞片黄化,降低失重率,延缓总可溶性固形物和可滴定酸含量的下降,降低腐烂率。0.10 mmol/L MT处理还显著地提高了过氧化氢酶、过氧化物酶和抗坏血酸过氧化物酶活性及总抗氧化能力,增强对DPPH·和超氧阴离子自由基的清除能力。以上结果表明MT处理通过提高抗氧化酶活性及时清除衰老过程中产生的活性氧,缓解活性氧对采后火龙果造成的氧化损伤。

补喂不同水平褪黑素对绵羊血浆中褪黑素含量、尿液中6-羟基褪黑素含量及抗氧化能力的影响

试验旨在探究补喂不同水平褪黑素(Melatonin,MT)对绵羊抗氧化能力、血浆中褪黑素含量及尿液中6-羟基褪黑素含量的影响。选择3月龄健康哈萨克公羊25只,随机分为5组,分别为对照组、试验Ⅰ组、试验Ⅱ组、试验Ⅲ组、试验Ⅳ组,每组5只,分别对应补饲0、1、2、4和8 mg/d的褪黑素,为期19 d。在试验第13~16天采集试羊的尿样,第18天上午饲喂前0 h,饲喂后1、2、4 h通过颈静脉采集血样。结果显示,补喂褪黑素2 h后,试验Ⅳ组血浆中总抗氧化力(T-AOC)与试验Ⅰ组相比显著提高(P<0.05);试验Ⅲ、Ⅳ组过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性均显著高于对照组(P<0.05),血浆中丙二醛(MDA)含量显著低于对照组(P<0.05);试验Ⅳ组血浆中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活性显著高于对照组(P<0.05)。试验羊补喂褪黑素1 h时,对照组及试验组血浆中褪黑素含量均达到峰值,4 h时各试验组血浆中褪黑素含量均显著高于对照组(P<0.05);试验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组尿液中6-羟基褪黑素排出量与对照组相比均显著提高(P<0.05)。综上所述,补喂褪黑素能够提高绵羊抗氧化能力,血浆和尿液中褪黑素代谢物含量也随着补喂量的增加而增加,综合比较,补喂量以4 mg/d剂量最佳。

外源褪黑素对旱胁迫下花生种子萌发及抗性的影响

本研究旨在探索外源褪黑素对干旱胁迫下花生种子萌发及抗性的影响。以干旱敏感型花生品种‘冀花5号’为试验材料,通过筛选种子萌发其适宜的PEG和褪黑素浓度,并设置空白水浸种(CK),褪黑素浸种(T_(1)),10%PEG-6000处理(T_(2))和褪黑素浸种加10%PEG-6000处理(T_(3))等4种处理,于种子萌发后进行抗氧化生理生化指标的测定。研究结果显示,模拟干旱的PEG-6000浓度为10%时,可以模拟干旱环境。同时,100µmol/L的褪黑素浓度是促进花生种子萌发的最佳选择。进一步分析各处理花生种子胚根长度与粗度和抗氧化生理生化指标,发现干旱胁迫下施用100µmol/L的褪黑素处理显著增强胚根生长势,并显著提高种子内SOD、POD和Pro的含量,且有效降低种子内MDA和H_(2)O_(2)的含量。综上所述,本研究表明外源褪黑素可以有效提高干旱胁迫下花生种子的萌发,为进一步探究干旱胁迫下褪黑素促进花生种子萌发的调控机制提供了理论依据。

褪黑素对模拟干旱胁迫下罗勒幼苗光合性能及抗氧化酶活性的影响

为了研究干旱胁迫下施加褪黑素对罗勒幼苗光合性能及抗氧化酶活性的影响,以罗勒幼苗为试验材料,设置对照(CK)、干旱胁迫(DR)、褪黑素预处理+干旱胁迫(ME+DR)3种处理,在干旱胁迫7 d后测定叶片的光合生理参数、根系形态参数、抗氧化酶活性。结果表明,DR处理显著抑制罗勒幼苗的光合作用,影响根系形态,降低光合色素含量;同时,DR处理下罗勒幼苗的可溶性糖、脯氨酸、过氧化氢、丙二醛、超氧阴离子含量均有所提高。与DR处理相比,褪黑素可通过恢复叶绿素含量、根系结构、气体交换参数,改善DR处理造成的不利影响。此外,外源褪黑素可增强超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶的活性,降低相对电导率,通过调节超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、谷光甘肽S-转移酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶的相对基因表达,对罗勒幼苗进行膜质过氧化水平的稳定和渗透调节。综上所述,褪黑素可以有效改善罗勒幼苗在干旱胁迫下的根系特征、叶片光合作用、抗氧化机制,从而提高幼苗对干旱胁迫的适应性。

NO参与褪黑素延缓莲子采后褐变的作用机理

为研究NO参与褪黑素(melatonin,MT)延缓莲子采后褐变的作用机理,该研究采用蒸馏水、NO、MT、一氧化氮合酶抑制剂(nomega-nitro-l-arginine methyl ester,L-NAME)、硝酸还原酶抑制剂(tungstate,TUN)和NO清除剂(Carboxy-PTIO,c PTIO)、MT+L-NAME、MT+TUN和MT+cPTIO对莲子进行处理。MT处理的莲子内源NO含量显著高于对照组(P <0.05),且一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)活性在贮藏前3 d提高60.36%~71.08%,NO合成途径中关键物质L-精氨酸和瓜氨酸含量显著高于对照组(P <0.05),尤其在第1天时瓜氨酸含量为对照组的1.44~1.59倍,但对硝酸还原酶(nitrate reductase,NR)活性的影响并无规律;当MT结合NOS抑制剂LNAME对莲子处理时,莲子内源NO含量显著低于对照组(P <0.05),且MT保鲜效果消失;当结合NR抑制剂TUN时,莲子内源NO含量显著高于对照组(P <0.05),且MT仍具有保鲜效果,因此初步确定MT通过NOS途径诱导莲子内源NO生成。在此基础上,通过分析鉴定得出莲子中主要酚类物质为儿茶素(占总酚含量60%以上),后续重点分析了MT通过NO调控莲子儿茶素代谢的机理。结果得出,MT处理的莲子多酚氧化酶(polyphenol oxidase, PPO)活性低于对照组35.39%~57.36%,同时该处理显著提高了其儿茶素合成代谢关键酶肉桂酸-4-羟化酶(cinnamate-4-hydroxylase,C_(4)H)、二氢黄酮醇还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)、查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)、查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)和植物无色花青素还原酶(colorless anthocyanin reductase,LAR)活性(P <0.05),由此其儿茶素含量在1 d后高于对照组15.35%~47.86%,但当MT结合L-NAME或cPTIO处理时,该效果消失。因此,外源MT通过NOS途径诱导NO合成造成NO的大量积累,并作用于莲子儿茶素,一方面抑制其与PPO产生酶促褐变,另一方面促进其合成,最终延缓莲子采后褐变进程。

褪黑素对鲜切山药酶促褐变的作用效果

分别采用1、2、3 mmol/L的褪黑素溶液处理鲜切铁棍山药,以蒸馏水浸泡鲜切山药为对照,室温(25℃)下存放4 d,测定鲜切山药颜色参数(L^(*)、a^(*)、b^(*)、总色差值(ΔE))、多酚氧化酶(PPO)活性、过氧化物酶(POD)活性、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、H2O2含量、脂氧合酶(LOX)活性、丙二醛(MDA)含量、DPPH自由基清除率和ABTS自由基清除率等指标,探究褪黑素对鲜切山药酶促褐变的作用效果。结果表明:褪黑素处理能抑制鲜切山药中PPO、POD、PAL和LOX活性,贮藏4 d时,3 mmol/L褪黑素处理的样品的PPO、POD、PAL和LOX活性比空白对照组的分别小51.6%、65.6%、27.1%、24.6%;褪黑素处理能降低山药中H2O2和MDA含量,贮藏4 d时,3 mmol/L褪黑素处理的样品的H2O2和MDA含量相比空白对照组的分别降低了84.8%和21.0%;褪黑素处理能提高山药中CAT活性,贮藏4 d时,3 mmol/L褪黑素处理的样品的CAT活性为空白对照组的1.96倍;褪黑素处理能提高山药的DPPH和ABTS自由基清除能力,贮藏4 d时,3 mmol/L褪黑素处理样品DPPH和ABTS自由基清除率比空白对照组的分别提高了20.6%、18.7%;褪黑素处理也能有效延缓鲜切山药表面褐变,且其效果具有浓度依赖性,3 mmol/L的褪黑素护色效果最好,贮藏4 d时,3 mmol/L褪黑素处理的样品的L^(*)值比空白对照组大32.5%,a^(*)、b^(*)、ΔE比空白对照组分别小74.0%、50.7%、67.3%;相关分析结果显示,鲜切山药的ΔE与L^(*)、a^(*)、b^(*)、PPO活性、POD活性、PAL活性、H2O2含量和MDA含量均呈极显著相关,与ABTS自由基清除率呈显著相关。

外源褪黑素处理对花椰菜采后贮藏品质及生理变化的影响

为探究褪黑素(melatonin,MT)处理对花椰菜保鲜效果的影响,该研究以花椰菜为实验材料,采用浓度为50μmol/L的MT处理,以不喷施MT作为对照,处理后PE膜包装并于0℃冷库进行贮藏,并对贮藏60 d内样品的感官品质、营养指标、生理指标、衰老指标及生理变化相关酶活性进行测定,研究外源MT处理对花椰菜采后贮藏品质和生理变化的影响。结果表明,MT处理组腐烂率更低,贮藏60 d时腐烂率为15%,CK组腐烂率为35%,显著高于MT处理组(P<0.05),采后外源MT处理能够更好地维持还原糖、可溶性固形物、维生素C和可溶性蛋白含量,抑制呼吸速率和乙烯生成速率,延缓相对电导率含量的增加,维持过氧化物酶、超氧化歧化酶和过氧化氢酶活性,抑制多酚氧化酶活性的升高及H_(2)O_(2)含量的积累。该实验结果可以为花椰菜采后贮藏保鲜提供理论依据与数据支撑,并为花椰菜采后贮运提供新的思路及方法。

外源褪黑素对NaCl胁迫下向日葵种子萌发的影响

盐胁迫是影响作物产量和质量的非生物胁迫之一,褪黑素能有效提高植物应对盐胁迫的水平。本文以矮生向日葵为研究对象,以筛选出的0.25mol/LNaCl为胁迫浓度,通过测定种子萌发指标、膜脂过氧化程度、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性等,研究外源褪黑素对盐胁迫下向日葵种子萌发的生理调控机制。结果表明:随着褪黑素浓度的增加,种子的发芽势、发芽率、发芽指数、可溶性蛋白质含量均呈先升后降趋势,其中25μmol/L的效果最佳。脯氨酸含量较对照不断增长,以100μmol/L的效果最佳。MDA含量较对照减少,以25μmol/L的抑制作用最为显著。不同浓度外源褪黑素对种子SOD、POD和CAT活力均有明显的增加,以25μmol/L的效果最为显著。综上所述,25μmol/L褪黑素可以作为向日葵种子萌发期对抗NaCl胁迫的有效预处理措施,本研究为褪黑素的利用和向日葵栽培调控提供依据。

褪黑素通过NF-κB/NLRP3信号抑制子宫内膜异位症的进展机制研究

目的:探讨褪黑素(MEL)对子宫内膜异位症(EMT)进展的抑制作用,以及其对核转录因子κB(NF-κB)/核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)信号的调控机制。方法:通过自体子宫内膜皮下种植法构建EMT大鼠。动物实验模型分假手术组(Sham组,大鼠在造模过程中仅进行子宫片段剪取)和实验处理4组,分别为:模型组(EMT组,大鼠进行自体子宫内膜皮下种植)、褪黑素组(EMT+MEL组,以50 mg/kg的MEL灌胃处理)、EMT+NF-κB信号通路激活剂佛波酯(PMA)组(EMT+PMA组,以5 mg/kg的PMA腹腔注射)、EMT+MEL+PMA组(以50 mg/kg的MEL灌胃处理和5 mg/kg的PMA腹腔注射)。检测各组大鼠子宫内膜异位的质量、血清和腹腔液中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)的含量;免疫组化、免疫荧光检测各组样本中髓过氧化物酶(MPO)、血管内皮生长因子(VEGF)的表达;Western blot实验检测各组样本中NF-κB/NLRP3信号通路相关蛋白的表达。结果:与Sham组相比,实验处理4组大鼠中动情周期紊乱的比例、异位子宫内膜的质量、血清以及腹腔液中TNF-α和IL-6的含量、MPO和VEGF的表达及NF-κB/NLRP3信号通路相关蛋白的表达均明显升高,差异均有统计学意义(P<0.05)。与EMT组相比,EMT+MEL组和EMT+MEL+PAM组以上各项指标明显下降,而EMT+PAM组各项指标明显升高;与EMT+MEL组相比,EMT+MEL+PAM组、EMT+PAM组以上各项指标明显升高,以上差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:MEL能明显抑制EMT中的炎症反应,抑制EMT的进展,这可能通过抑制NF-κB/NLRP3信号的激活实现的。

褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶系统的影响

【目的】探究喷施外源褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶系统的影响,为高山杜鹃抗热剂研究提供方向。【方法】以不耐热高山杜鹃品种薰衣草王子为试验材料,分别经对照组(清水,CK)和浓度组(100、200、300μmol/L褪黑素与200、300、400 mg/L海藻酸)处理后进行高温胁迫(昼夜胁迫温度40℃/28℃),研究外源褪黑素和海藻酸对高温胁迫下高山杜鹃抗氧化酶活性和抗氧化物质含量的影响。【结果】随着高温胁迫的开始和持续,各处理高山杜鹃丙二醛(MDA)含量总体上呈增加趋势;超氧化物歧化酶(SOD)活性总体上呈先上升后下降再上升的变化趋势;过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性均呈先上升后下降的变化趋势;谷胱甘肽还原酶(GSH)含量呈先上升后下降的变化趋势。同时,随着高温胁迫的开始和持续,各处理质膜H^(+)-ATPase活性缓慢下降,质膜Ca^(2+)-ATPase活性呈先上升后下降的变化趋势。高温胁迫96 h,与同期CK相比,6个浓度组MDA含量显著低6.36%~33.68%(P<0.05,下同)、SOD活性显著高21.68%~73.96%、POD活性显著高12.92%~49.02%、CAT活性高1.25%~43.10%、GSH含量高7.70%~49.79%、质膜H^(+)-ATPase活性显著高11.61%~53.00%、质膜Ca^(2+)-ATPase活性显著高9.36%~50.89%。相关分析结果表明,除CAT活性与SOD活性无显著相关性外,其他各指标间均呈极显著相关(P<0.01)。【结论】叶面喷施适宜浓度的外源褪黑素和海藻酸均能降低高温胁迫下高山杜鹃的MDA含量,提高SOD、POD、CAT活性和GSH含量,同时增强质膜H^(+)-ATPase和Ca^(2+)-ATPase活性,缓解高温胁迫对高山杜鹃生长的不利影响。同期喷施外源褪黑素总体上各指标优于海藻酸,其中,以喷施100μmol/L褪黑素的综合效果最佳,200 mg/L海藻酸也有较好的效果。

干旱胁迫下外源褪黑素对王族海棠光合作用、ASA-GSH循环以及激素变化的影响

为探究干旱胁迫下外源褪黑素(MT)对王族海棠(Malus‘Royalty’)生长状况、光合作用、激素代谢以及抗坏血酸-谷胱甘肽(ASA-GSH)循环生理的影响,盆栽条件下设置正常水分(CK)、干旱胁迫(DS)以及干旱胁迫下叶片喷施6个质量分数(50、100、150、200、250、300 mg/kg,分别记为MT1、MT2、MT3、MT4、MT5、MT6)的褪黑素,共8个处理,分析干旱胁迫下不同质量分数褪黑素处理对王族海棠生长量、叶绿素含量、光合参数、激素代谢以及ASA-GSH循环中相关酶活性和抗氧化物质含量的影响。结果表明,与DS处理相比,DS+MT3处理下的株高、基径、总干质量、根系总体积以及根系平均直径分别增加54.7%、20.0%、143.2%、33.5%、6.9%;叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素含量分别增加20.5%、115.7%和83.0%;光合参数中净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)以及水分利用效率(WUE)分别增加51.8%、110.9%、55.5%和96.6%,且Pn恢复至CK水平,胞间CO_(2)浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)则分别下降43.3%和57.0%;PSⅡ最大光化学量子效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)、PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSⅡ)以及PSⅡ有效光化学量子效率(Fv′/Fm′)分别增加5.4%、61.8%、171.6%和168.7%。王族海棠AsA-GSH循环中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)以及谷胱甘肽还原酶(GR)活性分别增加168.3%、90.4%、167.2%和126.0%;抗坏血酸(ASA)含量、谷胱甘肽(GSH)含量、抗坏血酸/脱氢抗坏血酸(ASA/DHA)、还原型/氧化型谷胱甘肽(GSH/GSSG)分别增加102.5%、67.5%、129.8%和342.1%;生长素(IAA)、赤霉素(GA)、玉米素核苷(ZR)含量分别增加26.2%、24.6%和89.3%,脱落酸(ABA)含量降低49.0%。干旱胁迫下,王族海棠的生长参数、光合作用以及ASA-GSH循环过程受到抑制,激素平衡遭到破坏。叶片喷施不同质量分数的褪黑素能够调节内源激素的代谢水平,提高光合作用,增强ASA-GSH循环中相关酶活性以及抗氧化物质含量,促进光合色素的合成和积累,改善叶绿素荧光参数,进而提高植物的生物量,增强王族海棠的抗旱能力,其中以叶片喷施150 mg/kg的褪黑素提高王族海棠的抗旱性效果最好。

外源褪黑素对葡萄产量、品质及根区微生态的影响

以阳光玫瑰鲜食葡萄为试材,根施不同浓度外源褪黑素,研究葡萄产量及果品品质,根区土壤理化性状、微生物数量和酶活性变化,以期为探索设施葡萄可持续化高品质栽培技术提供参考依据。结果表明,相比对照处理(根施等量去离子水),不同浓度外源褪黑素处理下阳光玫瑰产量均较高,150、50μmol/L褪黑素处理下百粒质量、单穗质量、产量分别提高8.28%、8.20%、8.54%和4.41%、4.09%、3.09%。外源褪黑素处理葡萄果品可溶性固形物含量较高、可滴定酸含量较低,固酸比和维生素C含量显著提升。外源褪黑素的配施,降低了阳光玫瑰根区土壤容重和EC值,提升了根区土壤pH值。外源褪黑素的配施增加了葡萄根区土壤的细菌、真菌和放线菌数量,提高了根区土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性,且在50~200μmol/L浓度范围内,随处理浓度的增加呈先上升后降低的趋势。在本试验条件下,150μmol/L外源褪黑素处理阳光玫瑰产量较高,果品品质及根区微生态环境较好,缓控土质恶化效果较显著。

盐碱胁迫下2,4-表油菜素内酯和褪黑素对百合幼苗光合生理的影响

以‘西伯利亚’百合种球为试材,采用室内盆栽试验的方法,研究了中度(150 mmol·L^(-1))盐碱胁迫下叶施2,4-表油菜素内酯(EBR)、褪黑素(MT)及其复合处理对百合幼苗生长、光合和叶绿素荧光参数、离子转运及抗氧化系统的影响,以期为二者缓解百合盐碱胁迫提供参考依据。结果表明:盐碱胁迫下百合株高、叶表面积以及生物量显著下降,施用EBR和/或MT可以缓解百合受到的生长抑制。150 mmol·L^(-1)盐碱胁迫下,与喷施清水对照(CK)处理相比,EBR+MT处理的SPAD值增加37.2%,百合地上部和地下部N含量分别增加83.6%和40.7%,叶绿素荧光参数中PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)、PSⅡ潜在活性(Fv/Fo)和光化学淬灭系数(qP)分别增加14.6%、42.9%和50.0%,而非光化学淬灭系数(NPQ)下降9.2%,净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)分别增加56.3%、29.7%和42.7%,胞间二氧化碳(Ci)下降19.3%。150 mmol·L^(-1)盐碱胁迫下,百合地上部和地下部Na^(+)含量增加,而K^(+)含量下降,EBR+MT处理后百合地上部和地下部K^(+)/Na^(+)值分别增加110.9%和98.8%;同时,施用EBR和/或MT处理能够促进百合Cu/Zn-SOD、POD以及CAT基因的表达,激活抗氧化酶SOD、POD以及CAT活性。综上所述,施用EBR和/或MT处理均能够不同程度的提高百合SPAD值,减缓盐碱胁迫对PSⅡ光系统的抑制,维持植物体内Na^(+)和K^(+)的平衡,激活SOD、POD和CAT等抗氧化酶基因表达并提高酶活性,促进百合株高和生物量的增加,其中以复合喷施EBR+MT处理下百合幼苗的抗盐碱性效果更好。