急性低氧/复氧胁迫对克氏原螯虾抗氧化-能量代谢的影响

为研究低氧/复氧胁迫对克氏原螯虾(Procambarus clarkii)抗氧化及能量代谢的影响,将克氏原螯虾暴露于(1.0±0.1)mg/L急性低氧胁迫和后续(6.8±0.2)mg/L复氧环境中,于低氧胁迫1h、6h及复氧1h、12h分别采集肝胰腺、鳃和血淋巴,研究低氧/复氧胁迫下克氏原螯虾抗氧化-能量代谢酶的活力变化,分析鳃和肝胰腺组织的超微结构改变。在低氧胁迫下,肝胰腺和血淋巴中SOD酶活力显著下降(P<0.05);复氧以后,肝胰腺、血淋巴及鳃组织中SOD酶活力均出现了显著上升(P<0.05)。SOD酶活力变化可能与复氧过程中超氧阴离子自由基的过量产生有关。在复氧12h后,血淋巴和鳃组织中MDA含量均出现了显著性增加(P<0.01),提示机体细胞在复氧胁迫下产生了脂质过氧化。在低氧胁迫下,肝胰腺、鳃和血淋巴中ACP、AKP酶活力显著上升(P<0.05);在复氧12h后,肝胰腺和鳃组织中ACP酶活力显著降低(P<0.01)。显示低氧/复氧胁迫影响了机体的非特异性免疫应答。在急性低氧胁迫下,肝胰腺、血淋巴与鳃组织中的LDH含量和总ATPase活力均显著升高(P<0.05),提示这些组织中的细胞能量代谢功能受到了严重影响。在急性低氧/复氧胁迫下,肝胰腺及鳃组织中的线粒体结构呈现明显浓缩空泡化、内膜排列紊乱,嵴明显减少、部分嵴消失。在低氧状态下,肝胰腺细胞中线粒体数量明显增多,细胞中溶酶体数量明显减少。结果表明,低氧/复氧胁迫可对克氏原螯虾造成氧化应激损伤,对机体非特异性免疫防御及能量代谢功能产生了不利影响,建议在克氏原螯虾养殖生产中特别关注水体中的低氧/复氧胁迫问题。

不同耐渍基因型芝麻在厌氧胁迫下根系的生理与结构变化

利用 4种耐渍性不同的芝麻基因型 ,在厌氧胁迫条件下检测了根部无氧呼吸酶活性、内源乙烯含量并调查了根形态和解剖结构 ,以比较研究旱生植物耐渍性的主要机制。同时设计了田间分期多次淹水试验 ,观察早期淹水训练对芝麻生长和产量的影响。结果表明 :耐渍种质的乙烯释放量在根中增加了 6 0 6倍 ,茎中 1 76倍 ,不定根数量增加了 4 0～ 5 0倍 ,在初生根和不定根皮层形成典型的通气组织。非耐渍种质中未检测到乙烯变化 ,不定根数量增加了 0 79～ 1 8倍 ,根中无明显的通气组织发生 ,但是乙醇脱氢酶 (ADH)活性可增加 4 2～ 9 3倍 ,高于耐渍种质。分期淹水试验以四对真叶期和初花期处理产量较高 ,与对照无显著差异 ,而终花期一次性淹水产量损失最大。综合分析认为 ,不定根增生和根皮层通气组织的形成是芝麻耐渍性的重要机制 ,根中内源乙烯的增加与结构适应变异有关。淹水训练能够有效地改善芝麻品种耐渍能力为结构适应提供了进一步的证据。

曼氏无针乌贼耗氧率及溶氧胁迫对其体内酶活力的影响

采用Winkler法测定水中溶氧含量,通过比较对照呼吸室与试验呼吸室水中溶解氧含量之差确定曼氏无针乌贼耗氧率及窒息点,并在不同程度的溶氧胁迫下测定乌贼体内多种酶的活力变化.结果表明:曼氏无针乌贼耗氧率呈明显的"高-低-高-低"昼夜变化;耗氧率与水温(16℃～28℃)和光照(3～500μmol.m-2.s-1)呈正相关,与pH值(6.25～9.25)呈负相关;随着盐度的升高(18.1～29.8),乌贼耗氧率呈"高-低-高"变化,盐度为24.8时耗氧率最低;雌性乌贼耗氧率高于雄性.窒息点随乌贼的体质量增加而降低,平均体质量为(38.70±0.52)g的乌贼窒息点为(0.9427±0.0318)mg.L-1.随着溶氧胁迫程度的增加,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和过氧化物酶(peroxidase,POD)活力均先升后降,脂肪酶活力下降,蛋白酶活力呈"降-升-降"变化;乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)活力呈先升后降趋势,但溶氧胁迫下的酶活力比正常时要高.

厌氧胁迫对发芽糙米中γ-氨基丁酸含量变化的影响

以籼稻“扬两优6号”为材料，利用CO2和N2在糙米萌发不同阶段制造厌氧环境，研究不同气体种类的厌氧胁迫及处理时间对发芽糙米中GABA积累的影响，探讨促进发芽糙米中GABA积累的适宜工艺。结果表明，CO2和N2厌氧处理时段以及持续时间均对发芽糙米中的GABA含量有显著影响（P〈0．05）。在发芽前期进行厌氧处理一般会抑制GABA的积累，在发芽中后期，尤其是在发芽60～72h时段则起显著促进作用（P〈0．05），且CO2的促进效果明显优于N2（P〈0．05）。发芽0—12h期间进行厌氧处理会抑制GAD活力（P〈0．05），在发芽24～72h期间则可以显著提高GAD活力（P〈0．05）。糙米在发芽66～72h期间进行CO2厌氧环境处理，在72h时发芽糙米中GABA含量为（965．44±29．35）mg／100g（干基），显著高于其他时段处理后的含量，且比未经过厌氧处理的发芽糙米高出460．13mg／100g（干基）。

谷胱甘肽/谷胱甘肽过氧化物酶系统在微生物细胞抗氧胁迫系统中的作用

谷胱甘肽(GSH)/谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)系统在不同微生物细胞抵抗氧胁迫中的生理功能不尽相同。该系统在真核模式微生物酿酒酵母中是必需存在的,在维持胞内氧化还原平衡和抵抗氧胁迫中发挥主要作用。然而,在原核微生物中,该系统只是条件性的,即部分胞内存在谷胱甘肽还原酶和GPx的原核微生物,如流感嗜血杆菌和乳酸乳球菌,可通过从胞外吸收GSH,形成条件性的依赖于GSH的GPx系统,参与抵抗氧胁迫。

厌氧胁迫下芝麻不同耐渍基因型形态、生理及矿质元素变化的比较研究

在根部控制供氧下比较4种不同耐渍基因型芝麻的形态、生理指数及营养器官矿质元素含量变化.结果表明,耐渍品种野芝7号与豫芝1号不定根条数增加4～5倍,净光合速率( Pn)下降幅度小,ADH活性增加约2倍;根中Ca、P含量显著升高,K降幅较小.根中其余元素以及茎、叶中8种元素均呈下降趋势.非耐渍品种丹巴格与遂平小籽黄,不定根条数无明显增加,Pn下降50%～60%,ADH活性可升高5～9倍;根中Ca、P含量亦增高,K下降较多. 耐渍基因型有明显的结构适应特征,厌氧代谢的能量补偿作用相对次要.Ca、P在芝麻对厌氧胁迫的生理适应中起重要作用.

耗氧率及溶氧胁迫对长蛸体内酶活力的影响

采用Winkler法测定水中溶氧含量,通过比较对照呼吸室与试验呼吸室水中溶解氧含量之差,测定长蛸(Octopus variabilisSasaki)耗氧率及窒息点,并在不同程度的溶氧胁迫下测定长蛸体内多种酶的活力变化。结果表明,长蛸耗氧率在一个昼夜内呈现'低-高-低-高'的趋势;耗氧率与水温(10~30℃)呈正相关,与pH值(6.40~9.20)呈负相关;随着盐度的升高(14~31),长蛸耗氧率表现为两头高、中间平稳,曲线呈凹状分布;雌性长蛸耗氧率高于雄性。窒息点随长蛸体重的增加而降低,平均体重为(30.50±6.03)g的长蛸窒息点为0.4179mg/L;平均体重为(54.50±4.65)g的长蛸窒息点为0.3902mg/L;平均体重为(97.00±11.36)g的长蛸窒息点为0.2738mg/L。随着溶氧胁迫程度的增加,LDH活力呈先升后降趋势,脂肪酶活力下降,SOD、POD、CAT、ACP、AKP和蛋白酶活力均呈'降-升-降'的趋势。

谷胱甘肽在乳酸乳球菌抵抗氧胁迫中的保护作用

为研究谷胱甘肽(GSH)在乳酸乳球菌NZ9000抗氧胁迫中的生理作用,以能够生物合成GSH的重组菌NZ9000(pNZ3203)为实验菌株进行了研究。结果表明,在较高H2O2胁迫剂量(150mmol/L H2O2,15min)下,前培养3h、5h和7h(即乳酸链球菌素诱导1h、3h和5h)时的重组菌细胞的存活率分别是处于相应生长时期对照菌NZ9000(pNZ8148)的1.8±0.1倍、2.6±0.1倍和2.9±0.3倍。表明GSH可以提高宿主菌NZ9000对H2O2所引发氧胁迫的抗性。GSH还可以提高宿主菌NZ9000对其它化学物质(如超氧阴离子自由基生成剂———甲萘醌)所引发氧胁迫的抗性。这表现在经20mmol/L甲萘醌处理60min后,前培养5h(即乳酸链球菌素诱导3h)时重组菌细胞的存活率是对照菌的6.2±0.1倍。由此表明,通过代谢工程手段在菌株NZ9000中引入GSH合成能力,可以提高宿主菌对氧胁迫的抗性。

抗氧化剂对运动发酵单胞菌有氧胁迫和生长代谢的影响

以运动发酵单胞菌(Z.mobilis)ATCC31821为模式菌株,在发酵培养基中添加不同种类和剂量抗氧化剂,研究抗氧化剂对Z.mobilis抗氧胁迫性和生长代谢的影响。结果发现添加0.1～0.5mg/ml儿茶酚最有益于运动发酵单胞菌的菌体生长和乙醇发酵,有助于提高菌株的抗氧胁迫能力。通过正交试验对该菌的pH值、装液量、摇床频率、儿茶酚浓度进行优化。结果表明:pH5,装液量200ml,摇床频率100r/min,儿茶酚0.1mg/ml,可达最大乙醇产量约为40.71g/L,较未添加儿茶酚抗氧化剂,其乙醇得率提高了5.33%。

基于图像处理和压缩感知的鱼群低溶氧胁迫异常行为检测方法

为了克服人工观测鱼群异常行为费时费力的问题,本文提出了一种基于图像处理和压缩感知算法的鱼群低溶氧胁迫异常行为的自动检测方法。以锦鲤(Cyprinus carpio)为研究对象,通过获取常氧和低氧2种情况下的鱼群运动视频图像,利用图像处理技术得到鱼群位置直方图,提取鱼群位置的均值、方差、歪斜度、峰态和能量5个参数,构成每幅图像的鱼群运动特征参数。在此基础上构建数据词典矩阵,并利用压缩感知分类方法实现低溶氧胁迫下的鱼群异常行为检测。实验结果表明,该方法能有效实现低溶氧胁迫下的鱼群异常行为检测,准确率达到98.50%。

厌氧胁迫下薏苡和玉米中代谢物质和酶类的变化

研究了厌氧胁迫下薏苡(Coix lacryma jobiL.)和玉米(zea mayL.)几种代谢物质和酶类的变化。厌氧胁迫后二者根系与叶片中的可溶性糖和丙酮酸含量都表现为下降,游离氨基酸含量、乙醇脱氢酶(ADH)和乳酸脱氢酶(LDH)活性都表现为上升,薏苡游离氨基酸增幅高于玉米;玉米的ADH和LDH变化幅度较大。结果表明,在厌氧耐受过程中关键的代谢物质可能是游离氨基酸而不是可溶性糖;ADH和LDH受到厌氧诱导,其厌氧胁迫前的活性高低可能是耐涝性的决定因素。

真菌中氧胁迫调控因子AP-1研究进展

氧化应激是细胞应激反应的一种,在所有生物中都是保守进化的。应激反应的调控包括转录、翻译和翻译后修饰,决定生物体是否适应、存活、或者死亡。酵母中b-ZIP型激活蛋白(Yap)家族包括8个成员,Yap1是酵母Yap家族中首先发现的成员,具有DNA结合结构域和转录激活活性,在细胞的氧化应激中发挥着必不可少的作用。在氧化压力下,Yap1的活性增加。本文对近年来AP-1转录因子在真菌中的主要研究进展进行了综述,重点介绍了AP-1作为主要的氧化应激调节器参与的生物学应激反应、致病性及产生真菌毒素等,并介绍了AP-1在铁代谢、钴毒性、DNA损伤、耐药性中的功能。

模拟厌氧胁迫对薏苡和玉米抗氧化酶活性及膜脂过氧化物的作用

研究了模拟厌氧胁迫下薏苡(Coix lacrymajobi L.)和玉米(zea may L.)的丙醛(MDA)和过氧化脂质(LPO)含量及超氧物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性的变化。结果表明:厌氧胁迫处理增加薏苡、玉米根系和叶片的MDA的含量,同时导致膜脂过氧化物的生成;但在根系中,薏苡膜脂过氧化物含量低于玉米,MDA含量与处理前比较处于较低水平,此外,薏苡根系中SOD维持较高的活性,而玉米则在叶片中有较高的POD和SOD活性。

溶氧胁迫对异育银鲫感染鲫造血器官坏死症的影响

随着异育银鲫(Carassius auratus gibelio )养殖密度的增大,其主要养殖区爆发了以鳃部出血为典型特征的疾病,经确诊为鲫造血器官坏死症(Crucian Carp Hematopoietic Necrosis);引起该病的首要诱因为鲤疱疹病毒Ⅱ型(CyHV-2),给异育银鲫养殖造成了巨大的经济损失。溶氧是水生生物生存的必要条件之一,溶氧条件的改变直接影响水生生物的各项生理机能,在溶氧胁迫状态下,水生生物会表现出应激及免疫力下降,从而导致疾病的发生。为了探究溶氧浓度对异育银鲫感染CyHV-2及发生鲫造血器官坏死症的影响,将健康的异育银鲫与已感染CyHV-2的病鱼混合饲养,结合鲫的最低生存氧浓度,设定溶氧浓度分别为7、6、5、4、3mg/L,不同溶氧浓度均设立对照组,在相同的饲养条件下,通过控制不同溶氧浓度,测定CyHV-2感染数及死亡数,分析不同溶氧浓度条件下鲫CyHV-2感染率及鲫造血器官坏死症的发病率。结果表明,随着溶氧浓度的降低,CyHV-2的感染率和死亡率都随之升高,当溶氧浓度为7、6、5、4mg/L时,对照组均未出现感染及死亡状况;当溶氧浓度为3mg/L时,实验组感染率为100%并且对照组也出现了死亡,充分肯定了溶氧胁迫会增加异育银鲫对CyHV-2的感染率及死亡率。研究结果对异育银鲫的大规模养殖及造血器官坏死症防控具有重要的意义。

氧胁迫对人肝癌细胞生长分化和凋亡的影响

采用不同浓度的抗坏血酸(50—800μmol/L)和硫酸亚铁(2.5—40μmol/L)系统生成以羟自由基为主的各种程度氧胁迫,使之作用于人肝癌细胞。本文所采用的不同程度的氧胁迫均能抑制癌细胞的生长。低水平氧胁迫可使肝癌细胞失去某些恶性特征,趋向分化,表现为细胞表面对Con-A的凝集力、甲胎蛋白含量、γ-谷氨酰转肽酶和酪氨酸-α-酮戊二酸转氨基酶活性都朝着分化方向变化,差异显著。分化后的细胞克隆形成能力显著降低。在分化过程中,出现一定量的凋亡细胞。随着氧胁迫程度的增高,凋亡细胞增多,表现为非贴壁细胞增多,细胞体积变小,染色质凝缩在核膜边缘,呈新月形,核碎裂,但质膜完整。细胞核中DNA降解成大约21.2kbp大小的大片段DNA。有望通过严格控制氧胁迫程度来减慢肝癌细胞增殖,促进分化和凋亡,使恶性细胞逆转成良性细胞。

过氧化氢酶在Blakeslea trispora抵抗氧胁迫中的保护作用

我们发现过氧化氢酶在三孢布拉氏霉菌抵抗氧胁迫(H2O2)中具有一定的保护作用,从而引发菌体合成大量β-胡萝卜素和番茄红素。当发酵培养24h时加入20μmol/L的H2O2,产生的β-胡萝卜素比对照提高了59.4%;当培养36h时加入75μmol/L的H2O2,产生的番茄红素比对照提高了77.7%;在菌体积累这两种类胡萝卜素的同时,过氧化氢酶的活性显著降低,说明过氧化氢酶因猝灭H2O2而大量消耗,同时引发菌体合成较多的β-胡萝卜素和番茄红素,以猝灭氧自由基对机体造成的损伤。这一现象说明在氧胁迫条件下,过氧化氢酶作为信号因子激发菌体合成类胡萝卜素,从而保护菌体正常生长和代谢。

双歧杆菌氧胁迫应答机制研究进展

双歧杆菌作为一类重要的益生菌,其菌体及代谢产物已应用于食品和医药等领域。但双歧杆菌通常对氧高度敏感,在实际应用时会对其活菌数和益生特性产生显著影响,极大限制双歧杆菌的产业化进程。本文在蛋白水平上综述双歧杆菌中与氧化胁迫相关的酶、分子伴侣和调节因子及其应答,加深对双歧杆菌抗氧化胁迫机制认识。

唾液乳杆菌的抗氧胁迫能力及有氧发酵条件

将唾液乳杆菌在有氧条件下进行高密度发酵,检测其活菌数,并以活菌数作为指标研究唾液乳杆菌有氧呼吸的条件,提高活菌数和存活时间,使其更好的适应大规模工业发酵。从实验室保藏菌株中选择乳杆菌GDW1994,并进行16S rDNA测序鉴定,确定为唾液乳杆菌(Lactobacillus salivarius)。通过对菌株GDW1994进行酸和H2O2的耐性检测并研究其有氧呼吸发现其呼吸链的激活需要同时外加血红素(heme)和四烯甲萘醌(V(K2))。优化后的培养基配方为蛋白胨10 g/L、酵母膏2.5 g/L、葡萄糖20 g/L、牛肉膏15 g/L、无水乙酸钠2 g/L、MgSO40.6 g/L、MnSO4·H2O 0.2 g/L。培养温度37℃、接种量4%、pH值6.4、转速为160 r/min、过氧化氢酶质量浓度为30 g/L。随着血红素与四烯甲萘醌的获得及O2的参与,菌株GDW1994在4℃保存可长达30d,活菌数为10^8 CFU/mL存活率是没有加血红素与四烯甲萘醌和O2参与的100倍是外源过氧化氢酶的20倍。

基于蛋白质组学探究西兰花抗氧化系统对高氧胁迫的响应机制

为了研究高氧胁迫下西兰花抗氧化系统的响应机制,本实验基于同位素相对与绝对定量蛋白质组学结合生理生化指标分析,探究不同O_(2)体积分数(5%O_(2)+5%CO_(2)、20%O_(2)+5%CO_(2)和40%O_(2)+5%CO_(2))下西兰花抗氧化系统及相关蛋白表达的变化。基因本体论注释、同源蛋白簇功能分析、京都基因与基因组百科全书通路分析结果表明,本研究共鉴定和筛选出76个与抗氧化系统相关的差异表达蛋白,分别涉及抗坏血酸-谷胱甘肽循环、硫代葡萄糖苷降解、多酚及类黄酮等抗氧化物质代谢、抗氧化酶代谢等途径。蛋白质组学分析结果表明,相比于5%O_(2)+5%CO_(2)处理,40%O_(2)+5%CO_(2)处理抑制了1种抗坏血酸过氧化物酶活力和3种谷胱甘肽过氧化物酶活力,抑制了西兰花的抗坏血酸-谷胱甘肽循环;同时40%O_(2)+5%CO_(2)处理明显增加了16种黑芥子酶活力,促进了硫代葡萄糖苷降解。此外,40%O_(2)+5%CO_(2)处理莽草酸脱氢酶的表达差异倍数仅为5%O_(2)+5%CO_(2)处理的0.77倍,抑制了莽草酸合成和多酚及类黄酮积累。本研究揭示了高氧导致西兰花黄化衰老的原因,可为西兰花保鲜技术的开发及高氧胁迫的缓解提供理论依据。

乳清分离蛋白纤维和典型抗氧化剂对罗伊氏乳杆菌TMW 1.656在常温贮藏胁迫下存活的影响

为研究新型纳米材料乳清分离蛋白纤维(whey protein isolate fibrils,WPIF)和典型抗氧化剂对益生菌常温贮藏氧胁迫的保护影响,采用乳清分离蛋白(whey protein isolate,WPI)和WPIF为壁材,添加不同质量浓度的典型抗氧化剂表没食子酸儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate,EGCG)和谷胱甘肽(glutathione,GSH),采用喷雾干燥法制备干态菌粉。结果表明,在常温贮藏期间,益生菌的贮藏稳定性按照WPIF≈WPI>WPI+0.5 mg/mL EGCG>WPI+0.5 mg/mL GSH>WPI+5.0 mg/mL EGCG>WPI+5.0 mg/mL GSH的顺序下降。WPIF保护菌体的效果与WPI相差不大,其原因可能是高温使得纤维发生分解和聚集,从而导致没有发挥纤维优越的效果;抗氧化剂EGCG和GSH在抑菌实验和贮藏实验中都显著加速了益生菌的死亡,且具有质量浓度依赖性,这可能与其本身的抗菌活性或氧化产物的细胞毒性有关。