低温对钝顶螺旋藻质膜H^+-ATP酶活性的影响

目的:探讨低温下鄂尔多斯高原碱湖钝顶螺旋藻(S1)PM H+-ATPase活性的变化及其与抗低温的关系,并与非洲Chad湖钝顶螺旋藻(S2)进行比较。方法:以鄂尔多斯钝顶螺旋藻(S1)和非洲Chad湖钝顶螺旋藻(S2)为材料,采用两相法提纯质膜(plasms membrae PM),钼蓝法测定PM H+-ATPase活性。结果:结果显示:低温直接处理和锻炼后低温处理,S1和S2PM H+-ATPase活性都是先升后降。S1PM H+-ATPase活性比S2PM H+-ATPase活性稳定。低温锻炼可提高PM H+-ATPase活性。PM H+-ATPase活性变化范围S1<S2。低温直接处理,S1的生理活动临界低温为0℃,S2的生理活动临界低温为10℃;锻炼后处理,S1的生理活动临界低温为0℃,S2的生理活动临界低温为5℃。结论:S1对低温有较强的适应性。

丹参质膜H+-ATP4酶基因(SmPHA4)在酿酒酵母中表达及其抗逆功能分析

[目的]将丹参质膜H^(+)-ATP4酶基因(SmPHA4)克隆并导入到真核生物模型INVSc1酿酒酵母中,测试SmPHA4基因的酵母转化子在非生物胁迫下的耐受性,以分析该基因(SmPHA4)的功能。[方法]将SmPHA4基因全长通过无缝克隆的方式连入pYES2载体中获得重组质粒pYES2-SmPHA4,并把该重组质粒导入到真核生物INVSc1酿酒酵母中,对SmPHA4基因的酵母转化子在不同温度、盐碱度、氧化剂等条件胁迫下的菌株存活率进行了分析统计。[结果]SmPHA4基因的酵母转化子对极端温度的耐受性有所增强(47℃和-20℃)(P<0.05或P<0.01)。但是在其余几种非生物胁迫下如3 mol/L NaCl、3 mol/L KCl、100 mmol/L H_(2)O_(2)和20%PEG 6000等胁迫条件下均显示出降低的耐受性(P<0.05或P<0.01)。[结论]SmPHA4基因可以增强酵母转化子对特定极端温度的耐受性,但降低了其在试验条件中盐胁迫、氧化胁迫、干旱胁迫因子的耐受性,显示SmPHA4基因与丹参的抗非生物胁迫功能有关。

PEG模拟干旱处理条件下2种大豆的抗旱机制比较

以黑种皮大豆(黑豆)和黄种皮大豆(黄豆)为材料,在水培条件下用聚乙二醇(PEG)模拟干旱胁迫处理大豆,分析大豆叶片生理特性和质膜H+-ATP酶活性的变化。结果表明:2%、5%和10%PEG处理条件下,随处理浓度和时间的增加,2种大豆植株失水率上升,叶片蒸腾速率降低,气孔传导率下降。在所有相同处理条件下,黄豆植株失水率小于黑豆,而叶片蒸腾速率和气孔传导率下降幅度大于黑豆,说明黄豆的耐旱性较黑豆强。在相同处理下黄豆叶片可溶性蛋白、可溶性糖含量高于黑豆,而黑豆叶片中游离脯氨酸含量高于黄豆;在抗氧化酶体系中,黄豆叶片过氧化氢酶(CAT)活性下降幅度显著快于黑豆,其叶片中H2O2含量高于黑豆,干旱胁迫下黄豆叶片质膜H+-ATPase磷酸化水平及其与14-3-3蛋白的结合受到的抑制较黑豆强。这说明,黄豆主要通过增加可溶性蛋白、可溶性糖含量以及调节抗氧化酶系活性增强耐旱性,而黑豆通过调节H+-ATPase活性增强其耐旱性。

2种玉米幼苗耐旱性生理机制研究

以白种皮(白玉米)和黄种皮(黄玉米)2个玉米栽培品种为材料,在水培条件下进行聚乙二醇(PEG-6000)模拟干旱胁迫处理,分析玉米叶片抗旱性相关生理特性和质膜H+-ATP酶活性的变化,探讨2种玉米幼苗耐旱性生理机制。结果表明:(1)在2%、5%、10%PEG-6000处理条件下,随处理浓度和时间的增加,2种玉米幼苗植株失水率上升,叶片蒸腾速率降低,气孔传导率下降;在所有相同处理条件下,白玉米植株失水率明显小于黄玉米,而叶片蒸腾速率和气孔传导率下降幅度明显大于黄玉米,即白玉米的耐旱性比黄玉米强。(2)在相同浓度PEG-6000处理下,白玉米叶片可溶性蛋白、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量均高于黄玉米,它在干旱胁迫下的渗透调节能力强于黄玉米。(3)在抗氧化酶体系中,随着PEG-6000胁迫浓度的升高,2种玉米叶片CAT活性呈下降趋势,但白玉米CAT活性在2%和5%PEG-6000胁迫下均显著高于黄玉米,其叶片中H2O2含量显著低于黄玉米。(4)随着PEG-6000胁迫浓度的升高,白玉米叶片质膜H+-ATPase磷酸化水平及其与14-3-3蛋白的结合受到的抑制作用比黄玉米强,白玉米叶片质膜H+-ATPase活性比黄玉米叶片低,叶片气孔开度小于黄玉米,叶片蒸腾速率和气孔传导率均低于黄玉米,这可能是白玉米耐旱性强于黄玉米的一个重要机制。

AMP对铝胁迫诱导丹波黑大豆柠檬酸分泌及其铝耐受性的影响

为了考察AMP(Adenosine 5’-monophosphate)对铝耐受型丹波黑大豆(RB)柠檬酸的分泌及铝抗性的影响,在50 mmol·L-1铝溶液中添加100 mmol·L-1AMP共处理RB,结果表明RB根的相对生长率显著小于单独用50 mmol·L-1铝胁迫处理的植株。免疫共沉淀分析显示铝胁迫下AMP的存在降低RB根中14-3-3蛋白与磷酸化质膜H+-ATP酶的相互作用,使根尖质膜H+-ATP酶活性降低约1倍,氢泵活性和H+分泌能力显著降低,根柠檬酸的分泌量减少约1倍。说明铝胁迫下AMP通过抑制14-3-3蛋白和质膜H+-ATP酶的互作来减少RB根尖的氢泵活性和柠檬酸分泌作用,从而降低RB根的相对生长率及其对铝胁迫的耐受性。

PEG模拟干旱处理条件下两种蚕豆的抗旱性研究

[目的]研究聚乙二醇(PEG)模拟干旱处理条件下2种蚕豆的抗旱性。[方法]以黄壤蚕豆(YV)和红壤蚕豆(RV)为材料,在水培条件下用PEG模拟干旱胁迫环境进行处理,并分析叶片的生理特性和质膜H+-ATPase活性的变化。[结果]在2%、5%、10%PEG处理条件下,随处理浓度和时间的增加,2种蚕豆植株失水率上升,叶片蒸腾速率降低,气孔传导率下降。在相同处理条件下,YV叶片蒸腾速率和气孔传导率下降幅度大于RV,植株失水率小于RV。在相同浓度PEG处理条件下,YV叶片可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量比RV低,但RV叶片MDA含量比YV高,细胞膜可能会遭受更大的伤害。在抗氧化酶体系中,干旱胁迫下,YV叶片SOD、POD活性比RV高,YV叶片中SOD催化超氧自由基生产H2O2的能力强,所以干旱胁迫下YV叶片质膜H+-ATPase磷酸化水平及其与14-3-3蛋白的互作受到的抑制作用比RV强。同时YV叶片质膜H+-ATPase和H+-泵活性均比RV低,YV叶片气孔开度小于RV,导致其叶片蒸腾速率和气孔传导率较低,这是YV耐旱性比RV强的一个重要机制。[结论]该研究为植物响应干旱胁迫的机制研究奠定了基础。

2种鼠尾草对CdCl2胁迫的耐受性比较及生理机制的研究

为了研究2种鼠尾草对CdCl2胁迫的耐受性差异并分析这种差异的生理机制,采用水培的方式,研究不同浓度CdCl2(0、60、100、140、180 mg?L?1)处理对美丽鼠尾草(Salvia meiliensis)、贵州鼠尾草(Salvia. Cavaleriei)生长情况、叶片抗氧化酶活性,根部质膜H+-ATP酶和质膜Ca2+-ATP酶活性以及氮(N)、磷(P)含量的影响。结果显示:1) 贵州鼠尾草地上部分、地下部分以及植株的干重在CdCl2浓度为140 mg?L?1时低于对照,而美丽鼠尾草地上部分、地下部分以及植株的干重在CdCl2浓度为100 mg?L?1时就低于对照;2) 随着CdCl2浓度的增加,贵州鼠尾草叶片的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性受到的促进作用逐渐增强,而美丽鼠尾草POD和CAT活性所受的促进作用分别在CdCl2浓度为100、180 mg?L?1时开始减弱;3) 2种鼠尾草Ca2+-ATP酶活性均在CdCl2浓度为140 mg?L?1时受到抑制,但是贵州鼠尾草质膜Ca2+-ATP酶活性受抑制程度小于美丽鼠尾草,贵州鼠尾草质膜H+-ATP酶活性在CdCl2浓度为180 mg?L?1时受到抑制,而美丽鼠尾草质膜H+-ATP酶活性在CdCl2浓度为100 mg?L?1时就受到抑制;4) 贵州鼠尾草N、P含量在CdCl2的浓度为180 mg?L?1时低于对照,而美丽鼠尾草N、P含量在CdCl2的浓度为140 mg?L?1时就低于对照。研究表明,贵州鼠尾草POD和CAT这2种抗氧化酶对CdCl2胁迫的耐受性高,使其质膜过氧化程度低于美丽鼠尾草,同时贵州鼠尾草根部质膜Ca2+-ATP酶和H+-ATP酶活性对CdCl2胁迫的耐受性强,使其N、P吸收受抑制程度低于美丽鼠尾草;是贵州鼠尾草对CdCl2胁迫的耐受性高于美丽鼠尾草的原因。