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。

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。

南美白对虾贮藏期间Ca^(2+)-ATPase活力变化规律与机制

为了阐明南美白对虾肉在贮藏期间品质变化机制,提高虾肉的贮藏稳定性,以水分含量分别为6.5%、18.0%与76.5%的纯虾肉(PV)与按虾肉质量添加质量分数5%麦芽糊精的虾肉(PV-MD)为对象,研究了其在-78、-35、-18、5℃贮藏条件下,贮藏期间Ca^(2+)-ATPase活力变化规律,建立了Ca^(2+)-ATPase活力随温度与时间变化的动力学模型。通过分析Ca^(2+)-ATPase活力变化的反应速率常数k与水分活度、玻璃化转变温度之间的关系,阐明虾肉在贮藏期间品质变化的机制。结果表明:Ca^(2+)-ATPase活力随温度升高、虾肉水分含量增加而降低;PV-MD的Ca^(2+)-ATPase活力下降速率低于PV。Ca^(2+)-ATPase活力变化遵循2级反应动力学,即1/C-1/C0=kt,k随温度升高、水分含量增加而增加,但是随麦芽糊精的添加量增加而降低。虾肉冷冻/冻藏过程中,蛋白质变性的速率、程度与玻璃化转变理论密切相关;而在5℃冷藏过程中,蛋白质变性的速率与程度则受到水分活度保藏理论和玻璃化转变理论的双重制约。

钙对苹果果实钙调蛋白含量和Ca^(2＋)-ATPase活性及其基因表达的影响

研究不同浓度钙(0、1和10 mmo1/L CaCl2;5 mmo1/L EGTA)对苹果果实钙调蛋白(CaM)含量和Ca2+-AT-Pase活性及其基因表达的影响。利用同源克隆方法分离CaM和Ca2+-ATPase基因,采用荧光定量PCR方法研究它们表达特征。结果表明,果实切片外源补钙,可溶性Ca2+及CaM含量在高钙处理12 h达到高峰;高钙处理12 h质膜Ca2+-ATPase活性显著增加,与胞内CaM含量增加时间一致;高钙处理24 h液泡膜Ca2+-ATPase活性显著增加;随着质膜和液泡膜Ca2+-ATPase活性显著增加,可溶性Ca2+含量在加钙处理48 h显著下降。研究基因表达发现,加钙处理6 h苹果CaM基因的表达量显著增加;加钙处理12 h苹果Ca2+-ATPase基因的表达量显著增加,与CaM含量及质膜Ca2+-ATPase活性变化一致。果实缺钙处理显著增加CaM基因表达量,而苹果Ca2+-ATPase基因的表达量没有显著变化。上述研究表明,苹果补钙可以提高细胞内可溶性Ca2+和CaM含量以及CaM基因的表达量,有效启动钙信使系统;质膜及液泡膜Ca2+-ATPase是调控胞内Ca2+关键的酶,通过提高质膜及液泡膜Ca2+-ATPase的活性及Ca2+-ATPase基因的表达量,维持胞内Ca2+的稳态水平。

香蕉Ca^(2+)-ATPase的基因克隆与表达分析

Ca2+-ATPase是植物逆境胁迫反应中的一种重要调节器。通过设计兼并引物,首次从香蕉果实中克隆得到Ca2+-ATPase基因,命名为MaCA。进一步通过Northern杂交方法检测了MaCA基因在低温胁迫和热激下的表达。结果表明,冷害温度(7℃)下,MaCA基因在冷害症状出现时(第4 d)表达最强。热激(52℃、3 min)处理后0.5~6 h迅速诱导了MaCA基因表达增强,之后逐渐减弱。研究结果说明,香蕉MaCA基因在增强对温度胁迫的适应性中起到了关键作用。

草莓果实成熟过程中细胞Ca^(2+)-ATPase活性的变化

‘春星’草莓果实成熟时 ,总糖和花青苷含量增加 ,呼吸速率也显著升高 ;同时 ,细胞溶质Ca2 + _ATPase活性和微粒体膜的Ca2 + _ATPase总活性变化具有相似的特点 ,即先升高 ,至粉红期达到高峰 ,全红期又下降 ,在微粒体膜中以质膜Ca2 + _ATPase占的比例最高。抑制质膜Ca2 + _ATPase活性的Na3 VO4能促进草莓果实花青苷积累、降低可溶性总糖含量 。

四神丸对慢性复发型结肠炎大鼠结肠组织LDH、SDH、Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活力的影响

目的:探究四神丸对慢性复发型结肠炎大鼠结肠组织乳酸脱氢酶(LDH)、琥珀酸脱氢酶(SDH)、Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活力的影响。方法:参考文献复制慢性复发型SD大鼠结肠炎模型,将60只大鼠按随机数字表法分为正常组、模型组、四神丸高、中、低剂量组和美沙拉嗪对照组,观察大鼠一般情况并进行结肠肉眼下及镜下损伤评分,分别采用考马斯亮蓝法检测结肠黏膜总蛋白量、定磷法及分光光度法检测LDH、SDH、Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活力变化。结果:与模型组比较,四神丸各组大鼠结肠质量明显减轻,结肠长度增长,以及结肠肉眼下及镜下损伤评分均明显降低,同时SDH、Na+-K+-ATPase和Ca2+-Mg2+-ATPase活力均显著提升,但LDH活力出现明显降低。结论:四神丸可能通过恢复结肠黏膜局部能量代谢水平而达到减轻慢性复发型UC大鼠的目的。

博落回对大鼠心肌Ca^(2+).Mg^(2+)-ATPase与SDH活性的影响及超微结构观察

目的探讨博落回对心肌作用的机制。方法SD大鼠36只分为2个实验组和1个对照组,每组12只;2个实验组分别按1/6LD50、1/3LD50剂量的博落回水煎液灌胃,对照组以蒸馏水灌胃。各组大鼠处死后,每组10只取心肌组织制成匀浆,检测Ca2+.Mg2+-ATPase与SDH(琥珀酸脱氢酶)的活性;另2只大鼠心肌行超微结构观察。结果1/6LD50组大鼠心肌内Ca2+.Mg2+-ATPase与SDH活性较对照组有显著性升高(P<0.05);1/3 LD50组大鼠心肌内Ca2+.Mg2+-ATPase与SDH活性同对照组比较无显著性差异(P>0.05),但呈下降趋势。超微结构观察到实验组大鼠心肌细胞发生凋亡及1/3 LD50组大鼠出现心肌排列紊乱、断裂等征象。结论博落回对大鼠心肌内Ca2+.Mg2+-ATPase与SDH的活性有影响作用,并能诱导心肌细胞凋亡。

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.

脱硫废弃物对碱胁迫下油葵幼叶细胞钙分布及Ca^(2+)-ATPase活性的影响

利用脱硫废弃物改良盐碱地对于确保国家粮食安全和生态安全,发展循环经济具有重要意义。为了探索脱硫废弃物提高植物抗盐碱机理,采用盆栽试验法,研究了施入不同量脱硫废弃物和CaSO4对碱胁迫下油葵叶片细胞钙分布、总钙含量以及质膜和液泡膜Ca2+-ATPase活性的影响。结果表明:在碱胁迫下(CK),Ca2+与焦锑酸钾结合成黑色颗粒成团零星分布于叶绿体和液泡中,叶绿体超微结构受到不同程度的破坏。施入脱硫废弃物和CaSO4,叶绿体结构完整,细胞间隙、细胞壁和液泡中的钙颗粒逐渐增多,同时,质膜和液泡膜Ca2+-ATPase活性随脱硫废弃物和纯品硫酸钙施量的增加而增加,其中液泡膜Ca2+-ATPase活性无论是对照(CK)还是处理的活性均高于质膜Ca2+-ATPase活性。叶片细胞内总钙含量也随脱硫废弃物和CaSO4施用量的增加呈升高趋势。说明脱硫废弃物和CaSO4通过增加Ca2+-ATPase活性,有利于钙通过质膜和液泡膜进入细胞内,维持膜结构的稳定性,缓解碱对油葵的胁迫。

毛白杨花粉败育过程中Ca^(2+)-ATPase的异常变化

为研究木本植物花粉败育过程中Ca2+-ATPase的影响,本文利用氯化铈沉淀和电镜细胞化学方法,对不同育性毛白杨花药在小孢子发生发育过程中Ca2+-ATPase进行了定位。结果表明:Ca2+-ATPase在可育花药小孢子母细胞时期大量分布于小孢子母细胞质膜、液泡膜及内膜系统,花药内壁细胞内膜系统和绒毡层细胞质膜,随后Ca2+-ATPase在上述细胞中均减少甚至消失,并于小孢子时期和成熟花粉时期分别在小孢子和花药内壁细胞中再次沉积;不育花药小孢子母细胞以及此时期绒毡层细胞质膜上并无明显Ca2+-ATPase,花药表皮、药室内壁以及中层的Ca2+-ATPase都高于同一时期的可育花药,其绒毡层细胞解体不完全。由上述结果推测:毛白杨不育花药内小孢子母细胞和药壁中Ca2+-ATPase分布异常,影响细胞内钙离子的主动转运,可能导致钙离子异常累积,进而通过影响小孢子母细胞和药室内壁细胞的正常代谢、绒毡层细胞的及时降解而导致花粉败育。

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。

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.

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 。

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。

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。

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。

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。

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。