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。

部分浸泡再生混凝土Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)复合盐侵蚀耐久性损伤特征与机制

为系统研究与揭示西北地区部分掩埋再生混凝土(RAC)结构耐久性损伤特征与机制,以浓度为20%的复合盐溶液为侵蚀介质,开展了14种掺辅助胶凝材料RAC部分浸泡于复合盐溶液的耐久性试验,综合分析RAC动弹性模量、宏观与微观形貌、侵蚀产物物相组成与相对含量的经时变化规律。部分浸泡RAC沿纵向高度分为饱和区、气-液两相界面区、水分传输区及干燥区。侵蚀初期气-液两相界面区损伤程度高于饱和区;侵蚀中后期饱和区的损伤持平或超过气-液两相界面区,水分传输区损伤初现。饱和区侵蚀状态由初期的化学侵蚀转变为中后期的化学-物理双重侵蚀,气-液两相界面区在侵蚀期间均呈现出化学-物理双重侵蚀。化学侵蚀产物为水镁石、硬石膏/石膏、钙矾石、Friedel盐及碱式氯化镁;物理结晶盐包含氯镁石、白钠镁矾、氯化钠、水合硫酸镁、Na_(2)SO_(4)及芒硝,各侵蚀产物与结晶盐的相对含量均随浸泡时间延长而改变。侵蚀后期,Na_(2)SO_(4)和芒硝相互转化使RAC物理力学性能急速退化。粉煤灰-矿渣复掺RAC抗侵蚀性能整体较好,粉煤灰-硅灰复掺最差,后者在浸泡时间180 d时抗压强度损失率高于60%。矿渣-硅灰-偏高岭土三掺RAC耐久性显著高于粉煤灰-矿渣-偏高岭土三掺,后者在侵蚀180 d时已经溃散。四掺辅助胶凝材料RAC性能衰减速度均匀,但抗侵蚀性能仍处于较低水平,相同浸泡时间下,其耐久性指标均与粉煤灰-矿渣复掺RAC差距较大。

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。

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。

β-细辛醚通过抑制TRPV4的表达缓解谷氨酸诱导的Ca^(2+)超载

谷氨酸处理会导致Ca^(2+)超载,瞬时受体电位香草素受体4(transient receptor potential vanilloid 4,TRPV4)在其中的作用及可能机制尚不清楚。β-细辛醚能快速透过血脑屏障,对兴奋性毒性具有较强的神经保护作用。文章以高分化的PC12细胞为研究对象,探究β-细辛醚(15、30、60μmol/L)预处理4 h,40 mmol/L谷氨酸处理实时记录对PC12细胞Ca^(2+)浓度的影响,采用钙成像技术检测Ca^(2+)浓度的变化;采用实时荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)、Western Blot及免疫荧光技术检测TRPV4的mRNA和蛋白的表达;采用Lipofectiamine 2000脂质体实验转染TRPV4-siRNA和pEX-3-TRPV4,观察沉默和过表达TRPV4对谷氨酸引起Ca^(2+)超载的影响。结果表明:与正常对照组相比,谷氨酸处理5 min可诱导Ca^(2+)超载,显著提高TRPV4的mRNA和蛋白的表达;与模型组相比,β-细辛醚能够剂量依赖性地降低谷氨酸诱导的Ca^(2+)超载和TRPV4的表达;沉默TRPV4抑制细胞Ca^(2+)超载;过表达TRPV4则部分逆转β-细辛醚抑制谷氨酸诱导的Ca^(2+)超载。该研究证明,谷氨酸处理PC12细胞5 min通过上调TRPV4的表达诱导Ca^(2+)超载,β-细辛醚作为TRPV4的拮抗剂,是一种潜在的抑制兴奋性毒性的药物。

miR-361介导PI3K/Akt/Ca^(2+)通路对大鼠肥大细胞增殖情况及组胺与IL-4表达水平的影响

目的:探讨miR-361介导PI3K/AKt/Ca^(2+)通路对活化大鼠肥大细胞增殖情况及组胺与白细胞介素-4(IL-4)表达水平的影响。方法:将大鼠肥大细胞(RBL-2H3细胞)分为miR-361过表达组、miR-361抑制组、miR-361对照组和正常对照组,miR-361过表达组、miR-361抑制组、miR-361对照组细胞分别转染miR-361过表达、miR-361抑制及miR-361无义序列寡核苷酸片段,测定并比较各组细胞miR-361 mRNA、组胺、IL-4及PI3K/AKt/Ca^(2+)通路相关蛋白水平。结果:miR-361过表达组细胞miR-361 mRNA相对表达水平高于miR-361抑制组、miR-361对照组及正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。CCK-8法检测结果显示,miR-361过表达组24、48、72 h细胞增值率均低于miR-361抑制组、miR-361对照组及正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。ELISA法检测结果显示,miR-361过表达组细胞组胺和IL-4水平的表达水平低于miR-361抑制组、miR-361对照组及正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。Western印迹法检测结果显示,miR-361过表达组细胞p-AKT、AKT、p-PI3K、PI3K蛋白表达水平均高于miR-361抑制组、miR-361对照组及正常对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:miR-361过表达可抑制大鼠肥大细胞的增殖,降低组胺与IL-4的表达水平,其作用机制可能与其能够提高PI3K/AKt/Ca^(2+)通路活性有关。

旱黑口服液对衰老小鼠心、脑细胞膜Na^+-K^+-ATPase、Ca^(2+)-Mg^(2+)-ATPase活性的影响

目的观察旱黑口服液对D-gal衰老小鼠心肌细胞膜、脑细胞膜上Na+-K+-ATP,ase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性的影响,探讨旱黑口服液在延缓衰老方面的效应机制。方法以D-gal致亚急性衰老小鼠为模型,同时给予旱黑口服液治疗,6周后测定心、脑细胞膜上Na+-K+-ATPase、Ca2+-ATPase活性。结果与空白组比较,衰老组心、脑细胞膜上Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性降低,经旱黑口服液治疗后心、脑细胞膜上Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性活性明显提高。结论旱黑口服液具有提高D-gal致衰老小鼠心、脑细胞膜上Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase活性,延缓衰老的作用。

完全浸泡再生混凝土Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)侵蚀耐久性损伤规律与机理

我国西北地区的土壤与地下水中含有高浓度Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、Cl^(-),这些离子导致长期掩埋于地下的再生混凝土(RAC)结构耐久性严重退化。为了揭示Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)侵蚀RAC耐久性损伤规律与机理,采用长期浸泡的方式,系统开展复掺辅助胶凝材料RAC耐久性试验,研究复掺辅助胶凝材料方式与取代率对RAC耐久性退化规律的影响。采用X射线衍射、红外光谱及热重等分析手段,表征RAC侵蚀产物物相组成与相对含量,揭示复合盐侵蚀RAC耐久性损伤机理。结果表明,10%粉煤灰(质量分数)+20%(质量分数)矿渣复掺RAC耐久性较高,硅灰或偏高岭土取代率高于10%时RAC的耐久性较差。侵蚀离子与RAC水化产物产生化学反应并形成晶粒极大的侵蚀产物,加速C-S-H分解向M-S-H转变;高浓度离子间相互作用形成物理盐结晶,促进裂缝的萌生扩展。化学/物理双重作用破坏RAC微观结构,加速离子扩散传输,形成化学侵蚀-结构损伤-离子传输过程。RAC界面过渡区及砂浆中遍布裂缝与孔隙,再生混凝土物理力学性能急速退化。

利多卡因对家兔心肌缺血/再灌注损伤Na+-K+-ATPase、Ca^(2+)-Mg^(2+)-ATPase及NO的作用

目的:研究利多卡因对心肌缺血/再灌注损伤家兔心肌Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase及血清NO的影响。方法:24只家兔随机分为3组:假手术组(A组)、缺血/再灌注组(B组)、利多卡因组(C组),每组8只。B组、C组阻断左冠状动脉前降支40 min,再灌注90 min,A组仅穿线不结扎。C组于开放冠状动脉再灌注前经颈静脉注射利多卡因5 mg/kg,A、B组注射等量生理盐水。于再灌注90min取颈静脉血测定NO。再灌注90 min后取心肌组织测定NOS、Na+-K+-ATPase、Ca2+-Mg2+-ATPase。结果:心肌组织Ca2+-Mg2+-ATPaseB组较A、C组降低(P<0.01);Na+-K+-ATPase B组较A、C组降低(P<0.01);血清NO、心肌组织NOS:B组较A、C组降低(P<0.01)。结论:利多卡因对心肌缺血/再灌注损伤具有保护作用。

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。

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.

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。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。