低NO_(3)^(-)胁迫抑制烟草根系质外体运输的机制研究

为探究低NO_(3)^(-)胁迫抑制烟草根系质外体运输的生理机制,以中烟100为试验材料,在水培条件下设计了0.01、0.1 mmol/L两个低NO_(3)^(-)胁迫处理,及4.0mmol/L正常NO_(3)^(-)浓度的对照处理,分析了各浓度NO_(3)^(-)对烟苗发育、根系形态、蒸腾作用、质外体途径运输、内皮层木栓化以及质外体屏障形成相关基因表达的影响。结果表明,低NO_(3)^(-)胁迫(0.01和0.1 mmol/L)烟苗根冠比显著大于对照,增幅分别为267%和125%,蒸腾量显著小于对照,降幅分别为176%和114%;PTS荧光强度显著小于对照,降幅分别为31%和27%,木质部伤流液以及地上部PTS浓度显著小于对照,降幅分别为105%、91%和103%、75%;低NO_(3)^(-)胁迫诱导烟草根内皮层的早期木栓化,木栓质沉积位置更靠近根尖;低NO_(3)^(-)胁迫诱导与质外体屏障形成相关基因的表达上调。综上,低NO_(3)^(-)胁迫诱导的内皮层木栓化抑制了烟草根系质外体途径运输。

冬青卫矛叶片质外体适应冬季胁迫的蛋白质组学分析

植物的质外体在感知外界信号和胁迫应答中起重要作用。该研究采用生理生化和蛋白质组学方法,对秋季和冬季冬青卫矛叶片的理化指标、微观结构以及叶片质外体液体中的蛋白变化进行比较分析,探索冬青卫矛叶片质外体响应冻胁迫的分子机制,以期为植物抗冻分子机制研究提供依据。结果表明:(1)冬季冬青卫矛叶片中MDA、可溶性糖含量以及SOD、POD活性均显著升高,气孔张开度减小,叶片厚度变小。(2)冬季冬青卫矛质外体液体中的蛋白质种类和含量显著高于秋季。(3)冬青卫矛叶片质外体液体中共鉴定到838个肽段和194个蛋白质;与秋季相比,冬季冬青卫矛叶片质外体液体中共筛选到43种差异积累蛋白(DAPs),其中26个蛋白质显著上调,17个蛋白质显著下调;蛋白表达模式显示,胚胎发育晚期丰富蛋白质、铁超氧化物歧化酶、过氧化物酶、丝氨酸羧肽酶等在冬季表达量较高,推测它们可能是冬季胁迫响应敏感的蛋白质。(4)KEGG富集分析显示,差异蛋白主要与应激防御、细胞壁修饰、抗病、自由基清除、甘油脂类代谢、淀粉和蔗糖代谢、次生代谢物的生物合成等生物学过程相关。(5)验证实验结果表明,冬季冬青卫矛8个差异积累蛋白与其对应的基因的表达趋势一致。研究认为,冬季冬青卫矛质外体液体中积累的蛋白可通过清除活性氧、促进单糖、寡糖和游离氨基酸等渗透调节物的生成而增强对环境的适应;推测冬青卫矛质外体中积累的单糖和寡糖可能通过增加质外体液体的浓度从而降低冰点,进而提高冬青卫矛对冬季胁迫的耐受性。

植物根中质外体屏障结构和生理功能研究进展

本文综述了近10年来植物根中质外体屏障结构和功能的研究进展。质外体屏障指根中内、外皮层初生壁的凯氏带,或次生壁栓质化和木质化,以及植物体表角质层组成的保护组织,能隔绝水、离子和氧气不能自由进出植物体的屏障结构,具有保护植物体的生理功能。根中凯氏带的分子发育机理研究表明根内皮层类似哺乳动物上皮组织的保护作用。植物根中质外体保证内部各种生理代谢在稳定的内部环境中进行,是植物适应各种逆境的重要屏障结构。根中质外体屏障在植物适应干旱、洪涝灾害、离子胁迫和病虫害的侵袭等方面具有重要作用,在探索适应并修复极端生态环境的植物资源中有广阔的应用前景。

2种杨树嫩茎质外体内源激素对盐胁迫的响应

以春季盆栽的‘吴屯杨’与‘荷兰杨’为试验材料,采用微透析技术,结合高效液相色谱测定不同浓度NaCl(0、200、300mmol/L)胁迫下2种杨树嫩茎质外体的内源激素变化.结果表明:盐胁迫下2种杨树嫩茎质外体内脱落酸(ABA)含量升高,其他激素含量降低;高浓度盐胁迫下脱落酸(ABA)的积累量大于中浓度盐胁迫;同等盐胁迫条件下,‘荷兰杨’需要积累较‘吴屯杨’更多的脱落酸(ABA)来抵御胁迫环境;‘吴屯杨’的抗盐平衡系数小于‘荷兰杨’;2种杨树的细胞分裂素(CTK)与吲哚乙酸(IAA),细胞分裂素(CTK)与赤霉素(GA),吲哚乙酸(IAA)与赤霉素(GA)显著相关;‘吴屯杨’的耐盐性强于‘荷兰杨’.

不同耐氮肥烤烟品种质外体NH_4^+浓度差异和有关生理指标分析

【目的】研究不同耐氮肥烤烟品种叶片质外体NH4+浓度差异与耐氮肥性关系,为筛选对氮素适应范围广的烤烟品种提供理论依据。【方法】以耐氮肥的烟草品种中烟90、中耐氮肥的K326和对氮肥敏感的NC89为试验材料,用盆栽法研究它们之间的质外体NH4+浓度差异。【结果】生育后期3个烤烟品种叶片质外体的NH4+浓度均呈现逐步升高的趋势,中烟90的质外体NH4+浓度最大,NC89最小.谷氨酰胺合成酶(GS)活性和总氮含量下降明显,质外体pH值急剧减小,谷氨酸脱氢酶(NADH-GDH)活性缓慢上升,质外体pH始终低于叶片pH;质外体NH4+浓度与GS活性和总氮都呈显著负相关,与GDH活性呈显著正相关。【结论】烤烟品种耐肥性与其生育后期质外体NH4+浓度,GS活性和GDH活性有关,耐肥性强的烤烟品种其质外体NH4+浓度高,GS活性低,GDH活性高,NH4+挥发多。

白菜型冬油菜质外体抗冻蛋白研究

为探明冬油菜抗寒机理,采用大田试验和盆栽试验,对低温胁迫的白菜型冬油菜品种‘陇油6号’叶片和根的质外体蛋白进行抗冻活性检测,通过SDS-PAGE分离质外体蛋白并结合MALDI-TOF/TOF质谱技术对部分高表达蛋白进行了鉴定。结果表明,‘陇油6号’经人工气候室冷驯化后,叶片质外体蛋白质含量显著增加(P<0.05),在第5 d达92.31μg?g?1(FW),比对照增加246.12%。质外体蛋白含量在冷驯化第10 d和第15 d与第5 d相比虽有所降低,但仍显著高于对照(P<0.05)。在冷驯化第20 d和第25 d质外体蛋白含量继续显著增加,第25 d达到最高值(P<0.05)。室温恢复生长10 d后,质外体蛋白含量比之前显著下降(P<0.05),但仍高于对照和冷驯化第10 d。在冷驯化过程中,‘陇油6号’叶片的质外体中出现明显的蛋白质积累,室温恢复生长10 d后,质外体中的蛋白质含量显著降低,可见冷驯化的‘陇油6号’质外体蛋白属低温诱导蛋白。抗冻活性检测发现其具有重结晶抑制活性。质谱鉴定发现多种功能尚不明确的蛋白质,其中β^(-1)-3-葡聚糖酶与冬黑麦中报道的抗冻蛋白一致。对质谱检测到的类葡聚糖酶回收及抗冻活性测试发现其有较弱的冰晶形态修饰作用,表明这个类葡聚糖酶是一种低活性抗冻蛋白。低温胁迫下冬油菜叶片和根质外体中合成分泌了抗冻蛋白,在抵御外界低温中起到积极作用,同时推测超强抗寒性冬油菜质外体中可能存在多种未被发现的抗冻蛋白。

微透析法获取鹅掌柴嫩茎质外体汁液的研究

该文研究的重点是获取质外体汁液。假设微透析技术可以在植物上得到质外体汁液,并以盆栽鹅掌柴为材料,在活体嫩茎插入微透析探针后的不同时间段内分别收集透析液,测定其中的离子浓度和苹果酸脱氢酶活性加以验证。结果表明:在探针插入120 min后,收集的透析液中Na+、K+和Ca2+浓度逐渐趋于平缓,并且苹果酸脱氢酶的活性消失,从而证明120 min后得到的微透析液,没有受到破损细胞液的污染,是纯净的鹅掌柴嫩茎质外体汁液,从而为活体、方便、快捷地获取植物质外体汁液提供新的方法。

大豆根系质外体铁库的累积及其在缺铁时被利用的规律

采用营养液培养法研究了在不同程度的缺铁条件下 ,大豆 (Glycinemax (L .)Merr .)根系质外体铁库累积与利用的规律 ,及其在缓解植物缺铁胁迫方面的作用。结果表明 :缺铁处理下 ,大豆根系质外体铁库不断被再利用直至枯竭 ,根系还原力与过氧化物酶活性呈升降有序的周期性变化 ,从而一定程度上缓解缺铁胁迫 ,延缓植株缺铁症状的出现 ,新叶叶绿素和活性铁含量缓慢下降 ;而低铁条件下 (供应 10 -6mol/LFeEDTA)大豆根系质外体铁库则呈现累积与利用交替出现的周期性变化 ,同时根系还原力及过氧化物酶活性也呈周期性变化 ,并与质外体铁的周期变化相对应 ,从而满足植株需铁量 ,无明显缺铁症状出现 。

NaCl胁迫下玉米黄化苗质外体和共质体Na、Ca浓度的变化

低浓度NaCl短期处理促进玉米黄化苗根和地上部分的伸长生长,高浓度NaCl短期胁迫则抑制根和地上部分的伸长生长。根和地上部分的含水量在本实验条件下并不受NaCl胁迫的影响。而根和地上部分总Na含量随NaCl浓度的增加和胁迫时间的延长而增加,总Ca含量则下降。NaCl胁迫下,根和地上部分质外体和共质体中Na含量均明显增加,但质外体中Na含量增加更为明显,150mol/m^3NaCl胁迫24小时,根中质外体Na含量高达738.9mol/m^3,共质体Na含量只有68.1mol/m^3,分别比对照增加了34.0倍和8.4倍。NaCl胁迫下,地上部分质外体和共质体Ca含量均下降,但根质外体Ca含量在一定NaCl胁迫范围内却增加,超过一定范围则下降,根共质体Ca含量在NaCl胁迫下均下降。本文讨论了质外体和共质体Na、Ca含量在植物耐盐性中的作用。

一种具有热滞活性的女贞叶质外体过氧化物酶

采用浸出离心法从女贞叶中分离的质外体蛋白,约占叶片可溶蛋白的1.63%,其中的质外体过氧化物酶占叶过氧化物酶(POD)总酶活性的3.14%。以凝胶过滤和离子交换层析分离纯化得到一分子量为62 kDa的质外体过氧化物酶,其对H_2O_2的表观K_m值为1.3 mmol·L^(-1),表观V_(max)值为189.33 U·mg^(-1)(蛋白);对愈创木酚的表观K_m值为1.78 mmol·L^(-1),表观V_(max)值为215.26 U·mg^(-1)(蛋白)。在蛋白质浓度为10 mg·mL^(-1)时,其热滞活性为0.332℃。此种蛋白的酸性氨基酸含量和亲水性氨基酸含量较高,类似于沙冬青和黑麦的抗冻蛋白。

不同禾本科作物与花生混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响

采用土培盆栽方法模拟玉米 /花生、大麦 /花生、燕麦 /花生、小麦 /花生、高粱 /花生 5种种植方式 ,研究混作对花生根系质外体铁的累积和还原力的影响 .结果表明 ,当花生与 5种分泌植物铁载体能力不同的禾本科作物混作时 ,花生新叶叶色正常 ,而单作花生则表现出严重的缺铁黄化症状 ,混作花生各部位的含铁量明显增加 .与麦类作物 (大麦、燕麦、小麦 )混作的花生其各部位铁含量高于与玉米、高粱混作的花生 ,说明麦类作物改善花生铁营养的能力强于玉米、高粱 ,而两个玉米品种之间的能力差异不大 ,这主要是由于麦类作物分泌植物铁载体能力高于玉米、高粱 .在花生生长至第 5 0、6 0和 70d时 ,混作花生根系质外体铁含量也随着逐渐增加 ,并始终高于单作花生 .同时 ,混作明显地提高了花生根际土壤有效铁的含量 ,花生根系还原力也逐步提高 .混作花生逐渐提高的还原力和介质中不断供给的易被花生还原吸收的铁 。

ABA诱导玉米叶质外体H_2O_2积累的机制

通过组织化学染色和电镜观察并结合酶活性分析表明,ABA可通过诱导玉米(ZeamaysL.)叶片质膜NADPH氧化酶、细胞壁POD及质外体PAO活性的升高,使其质外体产生H2O2;其中质膜NADPH氧化酶起主要作用。

小麦大豆间作对大豆根系质外体铁库累积与利用的影响

采用根箱隔网套根的盆栽方法模拟研究了小麦 /大豆间作对大豆根系质外体铁库累积与利用的影响及其在改善大豆铁营养中的作用。分别用 30μm和 0 .4 5μm的尼龙网将聚氯乙烯制作的根箱分为根室和外室 (外室装土 ,根室不装土 ) ,模拟了大豆单作、小麦 /大豆间作两种情况。结果表明 :间作大豆根系质外体铁含量高于单作大豆 ,且差异达到极显著水平 ,分别用两种孔径尼龙网套根的间作大豆根系质外体铁含量都比单作的高出 2倍多 ;从而改善大豆铁营养 ,在两种孔径的尼龙网套根下 ,间作大豆新叶叶绿素含量、地上部及根系铁含量均显著高于单作大豆。此外在单、间作情况下 ,均为用 0 .4 5μm尼龙网套根的大豆根系质外体铁含量及根系铁含量显著低于 30μm尼龙网套根大豆 。

离心力对蚕豆叶片质外体汁液中磷酸己糖异构酶活力的影响

采用真空灌注离心法提取蚕豆叶片质外体汁液 ,通过测定不同离心力条件下叶片和叶片质外体汁液中磷酸己糖异构酶 (HPI)活力 ,判断蚕豆叶片质外体提取液是否受到细胞渗出物污染的结果表明 ,采用的适宜条件为 :离心温度≤ 4℃ ,离心力 5 0 0～ 80 0×g ,离心时间 8min。此条件下所获得的蚕豆叶片质外体汁液没有或很少受到细胞质的污染。

脱水胁迫对连翘和冬青卫矛叶片细胞质外体和微环境的影响

用压力室、电导法和原子吸收分光光度分析法综合分析测定了连翘[Forsythiasuspensa (Thunb.) Vahl]和冬青卫矛(Euonymus japonicus Thunb.)在不同程度脱水胁迫时细胞外部微环境的变化.结果表明:(1)在脱水胁迫条件下,叶片细胞随着脱水胁迫强度的加大,细胞内离子外渗的累计量不断加大,但细胞内离子外渗的速度在不同的区间内并无明显的改变,即细胞膜的透性在所测范围内没有明显变化.(2)脱水胁迫同时造成了叶片质外体和共质体溶液中钠、钾离子浓度的增加,但质外体比共质体溶液中钠、钾离子浓度的增加幅度更高,导致细胞内、外离子浓度梯度的改变和离子平衡膜电位的改变,这些改变有可能引起细胞的次生生理变化,并有可能与植物的伤害反应和抗性有关.

狗牙根和双穗雀稗根中质外体屏障结构发育过程的比较研究

狗牙根（Cynodon dactylon）和双穗雀稗（Paspalum distichum）幼嫩期根中质外体屏障结构包括内侧的内皮层细胞壁的凯氏带、栓质层和木质层;外侧的外皮层细胞壁的凯氏带、栓质层和木质层。成熟根中质外体屏障结构包括内侧的内皮层细胞壁的凯氏带、栓质层、木质层和靠近内皮层栓质化和木质化的1~2层皮层细胞;外侧的仍为外皮层细胞壁的凯氏带、栓质层和木质层。不同点在于双穗雀稗幼嫩期根表皮细胞有扩散状栓质层,而且内皮层木质化较迟;狗牙根靠近内皮层栓质化和木质化的1~2层皮层细胞沉积很早。

硅对黄瓜白粉病抗性及叶片质外体抗氧化酶活性的影响

以黄瓜易感白粉病品种长春密刺为材料,研究了硅对黄瓜叶片质外体中抗氧化酶活性的影响及对白粉病的抑制效果。结果表明,诱导接种后,质外体中过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)及脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性显著升高,超氧化物歧化酶(SOD)活性明显降低;加硅显著提高了APX,SOD,POD和DHAR的活性,降低了CAT活性。施硅诱导接种后,病情指数明显低于不加硅处理。经电镜扫描分析显示,诱导接种后,未加硅酸盐的叶片布满浓密的菌丝体及分生孢子团,经硅酸盐处理的叶片上仅有松散的菌丝或者没有菌丝分布。

干旱胁迫下杨树嫩茎质外体内源激素的响应

质外体与植物细胞有着不可分割的联系,其内发生的干旱胁迫响应鲜见报道,因此本文采用MD-HPLC联用技术对3种杨树嫩茎质外体内源激素在干旱胁迫胁迫下的变化进行研究。结果表明:随着干旱胁迫程度的加剧和时间的延长,3种杨树质外体GA3、6-BA和3-IAA含量明显减少,而ABA含量极显著增加且GA3、6-BA、3-IAA和ABA含量的变化品种间差异显著。该研究为植物干旱胁迫生理响应机制研究提供新依据,为活体、动态地定量分析质外体内源激素提供了新方法。

两种基因型豌豆根系质外体铁的积累与消耗

采用两种基因型豌豆，在水培条件下研究了根系质外体铁的积累和利用。结果发现供铁后短时间内豌豆根系质外体铁就大量积累，铁效率不同的豌豆基因型根系质外体铁的积累量没有明显差异，根系质外体铁的利用速率与根系缺铁适应性反应强弱有关。