体育运动何以缓解心理社会压力——交叉适应假说与拮抗抑制假说的整合

体育运动被视为缓解心理社会压力的有效手段,然而,也有研究认为体育运动的解压效应不显著,甚至还存在加重压力的现象。研究旨在回应体育运动缓解心理社会压力的争议,厘清体育运动影响心理社会压力的规律机制,提出科学合理的体育运动减压方案。研究认为,交叉适应假说和压力拮抗假说分别解释了体育运动与心理社会压力的部分关系;体育运动对心理社会压力的影响存在双系统作用机制,既可能通过下丘脑-垂体-肾上腺素轴促进压力反应系统的习惯化适应,也可能通过神经免疫、情绪、身体素质和微生物群-肠-脑轴促进压力反应系统的积极应对状态。基于双重机制提出适宜的运动方案:为缓解较大的心理社会压力,推荐选择瑜伽、太极、养生功法、户外行走或休闲体育等方式;为提高机体对心理社会压力的适应能力,推荐选择长期规律性的高强度和大运动量的间歇训练、耐力或抗阻运动。

黄瓜幼苗干旱-低温交叉适应与渗透调节的关系

【目的】探讨干旱诱导黄瓜幼苗对低温胁迫的交叉适应机理。【方法】以‘津优3号’幼苗为试材,用10%聚乙二醇(PEG-6000)溶液模拟干旱预处理黄瓜幼苗2 d,未经预处理的作对照。恢复2 d后在光照培养箱中进行低温(昼/夜温度8℃/5℃)处理。【结果】低温胁迫可使黄瓜幼苗叶片的相对含水量、水势和渗透势显著降低,可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白的含量明显增加。胁迫前经PEG预处理,黄瓜幼苗叶片的相对含水量、水势和渗透势的降低幅度明显减小,脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量则显著增加。低温胁迫结束时(7 d)时,PEG处理黄瓜幼苗叶片的相对含水量比对照高24.7个百分点,水势和渗透势分别比对照高0.35 MPa和0.13 MPa;脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白质含量分别比对照高41.4%、80.8%和260.7%。【结论】干旱预处理可诱导黄瓜幼苗对低温胁迫的交叉适应性,这种适应性与渗透调节能力的增强有关。

温度逆境交叉适应对葡萄叶片膜脂过氧化和细胞钙分布的影响

研究了高温锻炼对低温胁迫下和低温锻炼对高温胁迫下葡萄 (Vitisvinifera)叶片中丙二醛 (MDA)、谷胱甘肽 (GSH)和抗坏血酸 (AsA)含量变化以及细胞中Ca2 + 分布的影响。结果表明 :高 (低 )温胁迫使正常生长的叶片丙二醛含量升高 ,GSH和AsA含量下降 ,低 (高 )温锻炼预处理能减少MDA含量 ,提高GSH和AsA含量 ,抑制了由于温度胁迫引起MDA含量升高和GSH和AsA下降趋势。常温下葡萄叶肉细胞的Ca2 + 主要分布于液泡、细胞间隙中 ;高温胁迫和低温胁迫后 ,细胞质中聚集大量Ca2 + 沉淀颗粒 ,液泡中和细胞间隙Ca2 + 沉淀颗粒减少 ,叶绿体超微结构被破坏 ,Ca2 + 稳态平衡遭到破坏。高温锻炼后细胞质出现大量的Ca2 + 沉淀颗粒 ,主要来源于细胞间隙 ,低温锻炼后细胞质也出现大量的Ca2 + 沉淀颗粒 ,主要来源于液泡 ,两者的叶绿体超微结构都完整 ;高温锻炼的叶片经过低温胁迫和低温锻炼的叶片经过高温胁迫后 ,细胞间隙和液泡内Ca2 + 沉淀颗粒增加 ,细胞质中Ca2 + 沉淀颗粒很少 ,叶绿体较完整 ,Ca2 + 稳态平衡得以维持。推测高低温锻炼能够通过Ca2 + 启动抗逆基因表达和维持细胞中Ca2 + 稳态平衡来交叉适应低高温的胁迫。

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。

干旱-低温交叉逆境下小麦渗透调节能力的变化与交叉适应的关系

利用砂培的方法研究了3个抗旱、抗寒性不同小麦品种在干旱、低温交叉逆境下渗透调节物质及渗透调节能力的变化与交叉适应的关系。结果表明,3个小麦品种经适度的干旱、低温单一逆境处理后,可溶性糖、脯氨酸、游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量均升高,表现出了一定的渗透调节能力;经交叉逆境(干旱+低温,低温+干旱)处理后,上述几种渗透调节物质含量进一步升高,渗透调节能力明显增强(晋麦47渗透调节能力分别升高了66.38%和51.27%;郑引1号分别升高了71.77%和71.09%;长武6878分别升高了56.36%和62.91%),质膜相对透性明显降低(与单一逆境相比,晋麦47膜透性分别下降了23.03%和22.94%;郑引1号分别下降了20.27%和8.91%;长武6878分别下降了28.17%和23.44%)。同时从实验数据可见在逆境条件下,抗性品种的渗透调节能力显著高于敏感品种。上述结果表明植物对不同逆境的适应存在着某些共同的生理基础,其中在交叉逆境下植物渗透调节能力的增强是交叉适应的可能生理机制之一。

干旱-低温交叉逆境下小麦活性氧清除系统的变化与交叉适应的关系

采用人工气候箱砂培的方法研究了干旱、低温交叉逆境下2个小麦品种活性氧清除系统的变化与交叉适应的关系。结果表明,经单一逆境(干旱或低温)处理后超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性和还原型谷胱甘肽(GSH)含量降低,过氧化物酶(POD)活性和抗坏血酸(AsA)含量有所升高,但总体表现出活性氧清除系统功能降低,质膜相对透性增大(膜系统受损)。经2种逆境交叉处理后,保护酶活性及抗氧化剂含量均明显增高,质膜相对透性降低至接近正常水平。表明小麦幼苗对干旱和低温逆境存在着明显的交叉适应现象,经一种逆境处理后可提高对另一逆境的抗性。外施脱落酸(ABA)处理同样也能明显提高逆境下小麦活性氧清除系统的功能,增强对干旱和低温逆境的抗性。这些现象表明植物对不同逆境的适应存在着某些共同的生理基础,而这些生理基础与ABA有关。

低温-干旱(涝)交叉适应对小麦抗寒性的影响

为了解低温-干旱(涝)交叉适应对小麦抗寒性的影响,以抗寒性不同的东农冬麦1号、济麦22和龙麦26为材料,采用田间盆栽及小区种植两种栽培方式,在三叶期进行7种不同土壤水分处理,分蘖期按大气自然降温分段取样地下茎,分析其可溶性糖含量等生理生化指标的变化。结果表明,轻旱显著提高了不同低温条件下地下茎可溶性糖、可溶性蛋白质、脯氨酸含量和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及小麦返青率,降低了地下茎的相对电导率。表明适度干旱处理可诱导小麦对低温胁迫的交叉适应性,该适应性与渗透调节及活性氧清除能力增强有关。

干旱预处理的玉米幼苗对逆境的交叉适应研究

为了研究玉米干旱胁迫后对其他逆境的适应性,以沈单16和T2208幼苗为试验材料,测定了玉米幼苗干旱预处理后分别在干旱、低温、高温和盐渍的环境中处理一段时间后的存活率、幼苗细胞膜相对透性、MDA含量及POD、CAT、SOD活性。结果表明,短期的干旱预处理会提高玉米幼苗对干旱胁迫、冷胁迫、热胁迫及盐胁迫的抗性,增强了作物的抗逆性,幼苗的存活率提高,细胞膜的相对透性降低,MDA含量减少,三种保护酶CAT、SOD、POD活性提高,表明玉米幼苗具有交叉适应能力。

多年生黑麦草对干旱-低温交叉适应的生理响应

草坪草在冬季的时候常常面临着干旱和低温的双重胁迫,严重影响着春季返青时草坪草的质量。为了探讨多年生黑麦草的干旱-低温胁迫交叉适应的生理机制,以多年生黑麦草"爱神特(Accent)"为植物材料,设置3个水分梯度,土壤相对含水量分别为30%(重度胁迫)、60%(中度胁迫)、100%(良好浇水)。处理5d后在人工气候箱中进行低温处理(2℃)15d。低温胁迫使多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量显著降低,电解质渗漏、脯氨酸、可溶性总糖、抗氧化酶的含量增加。3种水分处理条件下,经过中度干旱处理后的多年生黑麦草的叶片相对含水量、叶绿素含量的降低幅度减小,但脯氨酸、可溶性糖、抗氧化酶的含量增加显著。实验结果表明多年生黑麦草对干旱-低温胁迫具有交叉适应能力。适当地进行干旱处理有利于提高多年生黑麦草对低温胁迫的适应能力。但值得注意的是,严重的干旱处理会造成过度伤害,致使植株更快死亡。

植物对逆境交叉适应的分子机制

交叉适应(cross-adaptation)是植物应答复合逆境的主要表现形式,它涉及环境刺激、信号转导、基因表达及细胞代谢调节等.为明确交叉适应的分子机制,本文从活性氧、激素、促细胞分裂原激活性蛋白激酶等方面进行了综述,以深入系统地阐明植物对逆境的响应,为作物抗逆栽培提供经济、高效的途径.

葡萄幼苗在温度逆境交叉适应过程中活性氧及抗氧化酶的变化

为探讨葡萄幼苗对温度逆境产生交叉适应性的抗氧化机制,以2年生‘京秀’葡萄(Vitis vinifera L.‘Jingxiu’)幼苗为试材,分析了交叉适应性诱导过程中叶片细胞O_2^-和H_2O_2等活性氧分子,膜脂过氧化以及过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性的适应性变化。结果表明,0℃低温胁迫和45℃高温胁迫进程中,幼苗叶片细胞膜系统受到严重伤害,表现为CAT、POD和SOD等抗氧化酶活性降低,膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量明显升高,活性氧增加。经过高温锻炼的幼苗,在低温胁迫期间抗氧化酶活性增强,O_2^-产生速率和H_2O^2含量先上升后下降,MDA含量和膜透性也比对照有明显降低且相对稳定;经过低温锻炼的幼苗,在高温胁迫期间,上述各项指标的变化规律与高温锻炼幼苗在低温胁迫期间的变化趋势相似。因此认为,高温锻炼诱导的葡萄幼苗的抗冷性和低温锻炼诱导的耐热性有着相似的抗氧化保护机制。

葡萄幼苗对温度逆境交叉适应过程中HSP70在叶片中的亚细胞定位

为了进一步分析热激蛋白在温度锻炼诱导的交叉适应性形成过程中的保护功能,此文以葡萄(Vitis vinifera L.cv.Jingxiu)幼苗为试材,采用胶体金免疫电镜定位技术,定位观察了HSP70在葡萄叶片中的亚细胞分布情况。结果表明,低温锻炼预处理可增强其在高温胁迫条件下的表达水平,细胞核和叶绿体中代表HSP70的免疫金颗粒密度比相应的对照细胞明显增多,尤其是胁迫处理3 h时。与低温锻炼相似,高温锻炼预处理增强了葡萄叶片在高温胁迫下细胞核和叶绿体中HSP70的表达量。这一结果为HSP70参与温度锻炼诱导的交叉适应性提供了更直观的细胞学证据。

葡萄苗铝-旱交叉适应对水杨酸的生理响应

以‘玫瑰蜜’葡萄苗为试材,预先用氯化铝和水杨酸处理5周后,再用200g/L聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱处理10d,探讨铝诱导葡萄苗对干旱胁迫的交叉适应及铝-旱交叉适应对水杨酸的生理响应。结果表明,预先铝处理可使葡萄幼苗在干旱胁迫下叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、类胡萝卜素的质量分数和相对含水量的降低幅度明显减小,使MDA质量摩尔浓度、相对电导率、氧自由基产生速率和过氧化氢质量摩尔浓度的增加幅度明显减小,使SOD和POD活性、可溶性蛋白质和游离脯氨酸质量分数增加幅度明显增大。添加外源水杨酸后,使这种增减幅度进一步加大。其中,以添加50μmol/L水杨酸后效果最明显,使叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素的质量摩尔浓度及相对含水量的降低幅度进一步变小,使MDA质量摩尔浓度、相对电导率、氧自由基产生速率和过氧化氢质量摩尔浓度的增加幅度进一步变小,使SOD和POD活性、可溶性蛋白质和游离脯氨酸的质量分数增加幅度进一步变大。可见,预先铝处理可诱导葡萄苗对干旱胁迫的交叉适应性,水杨酸对其有明显的促进作用。

谷胱甘肽还原酶和超氧化物歧化酶在玉米幼苗热激诱导的交叉适应中的作用

玉米幼苗经过热激处理后,在随后的高温、低温、干旱和盐胁迫环境中,其存活率明显高于未热激的幼苗,表明热激能提高植物的抗热性、抗冷性、抗旱性和抗盐性,证实了玉米幼苗交叉适应现象的存在;热激还可提高谷胱甘肽还原酶(GR)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,且在上述4种胁迫过程中GR、SOD活性水平与玉米幼苗的存活率呈正相关,表明GR和SOD参与玉米幼苗交叉适应的形成。

温度与水分胁迫下玉米的交叉适应机制研究

为了揭示高、低温及干旱交替对玉米植株生长及渗透调节物质的影响机制,以会单2号幼苗为试材,分别经高温(36℃、40℃)、低温(4℃、8℃)、室温(25℃,CK)预处理72 h,然后进行无土栽培,待苗长至50 cm左右时在营养液中加入15%聚乙二醇(PEG-6000)进行模拟干旱处理。结果表明,高、低温预处理对玉米苗的生长影响较大,其中高温预处理抑制玉米苗在干旱胁迫前的生长,降低生物量积累,但干旱胁迫后高温(36℃、40℃)预处理的玉米苗保持较快的生长速率,株高较干旱胁迫前分别增长了46.7、44.0 cm,生物量分别增长了41.0、37.4 g;而低温预处理却显著促进了玉米苗在干旱胁迫前的生长和生物量积累,但在干旱胁迫过程中表现不明显。高、低温预处理可显著减小玉米根、茎、叶相对含水率和总相对含水量的降幅,显著增加游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、总氮、钾的含量。干旱胁迫结束时,40℃预处理的玉米植株游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白、总氮、钾含量分别达到1 286.31μg/g、75.76 mg/g、11.43 mg/g、32.80 mg/g、12.19 mg/g,显著高于低温处理和CK。因此,低温预处理可促进玉米苗的生长,而高温预处理则抑制其生长,这种作用在干旱胁迫下则逆转。高、低温预处理可诱导玉米植株对干旱胁迫的交叉适应性,这种适应性与渗透调节能力的增强密切相关。

空气凤梨对温度逆境的交叉适应

以硬叶空凤(Tillandsia stricta‘Hard leaf’)与贝可丽空凤(Tillandsia brachycaulos‘Multiflora’)为试材,研究了温度逆境处理对空气凤梨形态变化及可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白质含量等生理生化指标的影响。结果表明:2种空气凤梨对低温和高温均有一定的耐受性,但在-5℃低温和45℃高温条件下,2种空气凤梨失绿、萎蔫,说明这2个温度已达到或超过空气凤梨生长的临界温度。但是,不论在低温或高温环境下,2种空气凤梨体内可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、脯氨酸含量、SOD活性、POD活性、MDA含量等产生相似变化,暗示它们对2种相对立的胁迫环境(低温与高温)具有相似的抗性机制,即交叉适应。

燕麦幼苗对干旱-低温交叉适应的生理响应及其综合评价

为探讨干旱能否诱导燕麦对低温的交叉适应性,采用20%聚乙二醇6000(PEG)模拟干旱预处理定莜6号幼苗3 d,以未经PEG预处理的幼苗作对照,恢复2 d后进行低温(昼/夜温度8℃/5℃)处理,分别在低温处理的0、1、3、5、7天采取幼苗叶片,测定超氧阴离子(O_2^-)、过氧化氢(H_2O_2)、丙二醛(MDA)、抗坏血酸(ASA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白质(SP)、游离氨基酸(AA)和脯氨酸(Pro)含量及相对含水量(RWC)和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性等14项生理指标及处理7d后植株株高增量和生物量增量,采用主成分分析和隶属函数综合评价燕麦幼苗对干旱-低温的交叉适应能力。结果表明,与对照相比,干旱预处理显著提高了低温胁迫下燕麦幼苗株高增量和生物量增量,O_2^-和H_2O_2等14项生理指标值也发生了不同程度改变。对14项生理指标值离差标准化后进行相关性分析表明,不同变量间存在显著相关性。进行主成分分析提取了5个主成分因子,其方差贡献率依次为38.881%、18.219%、11.238%、9.616%和8.809%,累积方差贡献率达86.763%。第1主成分因子对SS、AA、Pro、O_2^-、H_2O_2、RWC、SOD和APX有较大载荷;第2主成分因子对POD、MDA和GSH有较大载荷;第3主成分因子主要包括CAT和GSH;第4主成分因子主要包括SP和Pro;第5主成分因子主要包括APX和ASA。隶属函数分析5个主成分因子得分值显示,除第1天外,干旱预处理在整个低温处理期间的综合评价值显著高于对照。研究表明干旱能够诱导燕麦对低温的交叉适应性。

植物交叉适应研究进展

综述了植物交叉适应的概念、普遍性,植物交叉适应与活性氧代谢、ABA和SA等有着密切的关系,概括了研究的最新进展。交叉适应普遍存在具有非常重要的意义,应该在交叉适应的机理方面加强研究。

植物对温度逆境的交叉适应性及其机制研究进展

简述了交叉适应的概念及其存在的普遍性 ,并对其产生的生理生化机制和分子生物学基础进行了评述。

丝裂霉素 C 和 X 射线在小鼠体内诱发的交叉适应性反应

昆明种小鼠预先接受５０ｍＧｙＸ射线照射或不同浓度小剂量丝裂霉素Ｃ注射，然后再分别接受不同浓度大剂量丝裂霉素Ｃ或１．５ＧｙＸ射线辐射处理。其预先处理组骨髓细胞和生殖细胞染色体畸变率均明显低于单纯处理组，表明丝裂霉素Ｃ和Ｘ射线在小鼠整体内可诱发交叉适应性反应；且适应性反应程度与适应性处理和攻击性处理的丝裂霉素Ｃ浓度呈负相关。