杨静[1]2003年在《诱导表达细胞CaM对烟草抗逆性的调控效应及其生理生化机制》文中指出根据CaM在植物生命活动中的多重作用，我们实验室已经建成了四套诱导性表达CaM/CaMBP的转基因烟草体系，以期利用人工调控CaM的方法更深入的研究CaM本身的功能和CaM与植物抗逆性、抗氧化酶系统之间的关系。本研究的结果主要分为叁个部分：第一部分是利用改进的磷酸二酯酶法测定了16个诱导表达细胞质CaM的转基因烟草株系的CaM活性，从中筛选出五个能良好诱导表达的转基因烟草株系（1C、2C、8C、4L和7L）；然后深入研究了Tc诱导48小时过程中CaM活性的动态变化。此部分不仅筛选出了进行下一步研究的备试材料，还确定了诱导表达的适宜时间。第二部分是利用第一部分检测到的五个诱导表达细胞质CaM的转基因烟草株系进行抗热性和抗冷性的研究。结果不仅证实经过Tc诱导的转基因烟草比未经Tc诱导的转基因烟草的抗冷和抗热性更强，而且还证明非诱导状态下比未转化的空白对照（HO2020）抗性强。在我们用2C作进一步抗氧化酶研究的实验中发现：我们测定的五种抗氧化酶 （SOD、GR、APX、GPX和CAT）在正常状态下就表现出诱导状态的转基因烟草比非诱导的酶活性强，而非诱导状态的转基因烟草又比空白对照（HO2020）强。在高温和低温胁迫后，虽然酶活都比正常状态下的有所下降，但是下降后的趋势仍然保持诱导的比非诱导的高，非诱导的比空白对照（HO2020）高。这样就比较清楚的证明了细胞质CaM的增加提高了植物的抗逆性，而这种抗逆性的提高又是通过CaM对抗氧化酶活性增强性的调控来介导完成的。第叁部分是分析诱导表达细胞质CaM转基因烟草对谷胱甘肽还原酶基因表达和酶活性的调控。基于第二部分Tc诱导使抗氧化酶活性增强的<WP=7>启示，我们除了使用原有的GR酶活性测定方法以外， 还采用了半定量的RT-PCR技术分析GR酶基因表达的强弱。结果发现GR基因的表达量与GR酶活性的高低相配合，都表现为：诱导表达细胞质CaM的转基因烟草比非诱导的强，且在诱导过程中逐渐增加；非诱导的比空白对照（HO2020）的强，但是这种增强不随时间延长而变化。所以我们认为进入细胞核的CaM对GR基因表达也有调控作用。
李妹芳[2]2013年在《转BADH基因植物的抗逆性与钙离子信号及热激蛋白的关系》文中研究指明在非生物胁迫下，许多植物适应环境的重要机制就是积累一些低分子量的相容性物质，如甜菜碱（GB, Glycine betaine）、脯氨酸、可溶性糖等。其中甜菜碱是一种有特殊功效的相容性物质。甜菜碱在提高植物环境逆境（例如盐胁迫或高温胁迫）的抗性方面有重要作用，并且甜菜碱提高植物耐受性的同时伴随着热激蛋白（HSP, heat shockprotein）的积累。甜菜碱提高抗逆性与信号转导和离子稳态有关。本研究在前期工作基础上利用转BADH基因的烟草和番茄材料，结合外源甜菜碱处理的方法，分析甜菜碱的作用与不同的逆境胁迫及不同遗传背景的关系，探究转基因植物耐受性获得中与热激蛋白和钙-钙调蛋白信号途径的关系，甜菜碱提高光合性能以及甜菜碱对活性氧清除系统的作用。研究结果和主要结论如下：（1）利用非损伤微测技术，对外源甜菜碱处理和转BADH基因烟草（体内积累甜菜碱）进行钙离子（Ca2+）跨膜流速变化趋势的分析研究。实验结果表明：烟草根部的伸长区表皮细胞用NaCl处理后，产生一个瞬态Ca2+外流，高峰值在1-2分钟内。甜菜碱可降低这种外流的峰值。提高NaCl（50-100mM）浓度后，峰值不再升高，Ca2+-ATPase抑制剂（Eosin Y，Eryth-B和CPA）也没有显着影响Ca2+外流，表明这种瞬时的外流主要是细胞壁的阳离子交换；盐胁迫24小时后，Ca2+呈现内流趋势，与此同时低浓度的甜菜碱显着增加NaCl诱导的Ca2+内流值。药理学实验结果表明，胁迫条件下甜菜碱可通过LaCl3敏感的钙离子通道加强Ca2+内流。（2）甜菜碱升高了胁迫下细胞内自由钙离子浓度（[Ca2+]cyt）。激光共聚焦的实验结果证实，无论是外源还是内部合成甜菜碱都可适度升高胞质内自由钙离子浓度。非损伤微测技术和激光共聚焦的实验结果，从动态和静态两方面综合印证了盐胁迫条件下甜菜碱与钙离子之间的因果关系。（3）甜菜碱提高了非生物胁迫下的植物体内钙的积累。进一步研究甜菜碱对Ca2+吸收的重要作用，对植物中的Ca2+含量进行分析比较表明，在长时间盐和高温胁迫下，甜菜碱预处理的和转基因植物中Ca2+含量明显高于野生型。（4）甜菜碱增强钙调蛋白（CaM）和热激因子（HSF）基因的表达，从而诱导HSP的积累。实时定量PCR实验，从基因表达层面证实甜菜碱与钙-钙调蛋白（Ca2+-CaM）以及HSP的因果关系。药理实验证实Ca2+和CaM增加了HSFs和HSP基因表达水平，HSP70的Western杂交结果也证实了HSP的积累。Western杂交的药理学实验，从蛋白层面证明甜菜碱可以通过Ca2+-CaM信号途径诱导热激蛋白HSP70的合成积累。结果表明：甜菜碱作为辅助因子增强盐或热胁迫下Ca2+的吸收，并通过Ca2+-CaM的信号途径诱导HSP的转录和翻译。（5）甜菜碱降低活性氧（ROS）的积累。过氧化氢（H2O2）和超氧阴离子自由基（O2-）在热激下积累，但是转BADH基因植株中积累量少于野生型。另一重要发现是外源添加甜菜碱在活体外不能清除H2O2和O2-，但酶抽提物能降低ROS的浓度，并且转基因植物中的明显清除能力强。这些结果表明在活体内积累甜菜碱不能直接清除ROS，而是通过体内的ROS清除系统发挥作用。（6）甜菜碱提高植物的抗氧化酶活性，减轻膜伤害的。转BADH基因植物的抗氧化酶活性高于野生型，相对电导率（REC）和丙二醛（MDA）的含量低于野生型，表明甜菜碱积累可提高抗氧化酶活性，减轻膜伤害。（7）甜菜碱提高ROS清除酶的基因表达，药理学实验证实Ca2+和CaM增加了CuSOD、APX1和CAT1基因的表达水平，从基因表达层面证实甜菜碱甜菜碱可以通过Ca2+-CaM途径影响一系列基因的表达。（8）甜菜碱提高植物逆境胁迫下的光合能力，减轻光抑制。在42℃热激条件下观测叶绿素荧光表明转基因植物比野生型有较高的光合能力。表明积累甜菜碱可减轻热激引起的光抑制。在盐胁迫下也有类似的结果。同时D1蛋白的Western杂交结果表明甜菜碱提高了D1蛋白的含量，加快D1蛋白的周转，加速PSII的修复。盐和高温是两种普遍的非生物胁迫，利用外源甜菜碱处理及两种转BADH基因材料，在非生物胁迫（高温和盐胁迫）下，研究甜菜碱在不同植物的遗传背景下的抗逆性机制，排除了材料差异和转基因事件引起的其他影响，更好地证实了甜菜碱的生物学功能。从钙信号转导、活性氧清除、光合机构的保护以及热激蛋白等相关基因表达等方面综合阐明：非生物胁迫产生活性氧的积累，形成变性蛋白，伤害细胞的正常生命活动，引起光合能力下降，影响生物量的积累。胁迫可引起Ca2+内流，[Ca2+]cyt适度升高，可以加快下游的信号转导，从而诱导HSP的转录，获得HSP的积累，减少伤害，是植物细胞一种积极的防御措施。甜菜碱的积累，无论是外源处理还是内部合成，都可加强这一信号，诱导胞质内钙离子浓度适度升高，并通过Ca2+-CaM的信号途径诱导较多HSP的转录和翻译，提高防御能力。甜菜碱通过钙离子信号系统，增加HSP的积累，发挥分子伴侣作用，帮助变性蛋白复性，减少变性蛋白的积累，从而提高植物抗逆性。另外甜菜碱可诱导活性氧清除酶的表达，提高抗氧化酶活性，减少活性氧的积累，从而减轻胁迫造成的伤害。
李昳乐[3]2008年在《青竹复叶槭耐水淹与耐低温生理研究》文中指出青竹复叶槭是集用材和城市园林绿化为一体的优良品种,近年来广泛受到重视。本文以一年生青竹复叶槭扦插苗为研究对象,对其在人工水淹胁迫和低温胁迫下的抗逆境生理指标(相关酶活性、脯氨酸、丙二醛、电导率、叶绿素、蛋白质含量等)变化进行了测定,旨在为青竹复叶槭的抗性研究奠定基础,也为其应用推广和生产实践提供科学的依据。研究结果如下:1.水淹胁迫过程中,在前期活性酶SOD、POD、CAT的活性与叶绿素含量均呈一定程度的上升趋势;MDA和相对电导率的变化量不明显。随后叁种活性酶的活性均持续下降,在水淹末期第28天时达到最低值,其中POD最为敏感,下降量达到59%,SOD相对变化幅度较小,CAT居中;MDA迅速积累,末期含量为未水淹时的190%;相对电导率也增加了162%;Pro含量在胁迫过程中持续上升,增加量为150%;蛋白质的含量呈现“下降一上升一下降一上升”的规律来抵御逆境伤害;在水淹28天时青竹复叶槭叶片多数枯黄脱落。2.低温胁迫过程中,随温度的降低,CaCl_2处理的青竹复叶槭叶片的SOD、POD、CAT活性呈先升高后降低的变化,且都高于同期对照;MDA含量和相对电导呈上升趋势,上升比率逐渐增大;叶绿素含量逐步下降;可溶性蛋白质含量的变化趋势均为先增大后降低;胁迫解除后,经过光照培养箱的恢复,叁种酶活性有所回升,MDA含量和相对电导下降至植物正常生长水平;叶绿素含量基本维持不变;蛋白质含量有所上升,合成又占据主导地位。3.研究结果表明,青竹复叶槭在较长时间的水淹逆境中,可以通过自身调节来抵御不良环境的伤害,具有一定的忍耐能力;青竹复叶槭在-24℃的低温环境下也能进行正常生长,具有较好的抗寒能力;外施CaCl_2还可以帮助青竹复叶槭抵御低温逆境。
孟凡来, 郭华春[4]2019年在《不同甘薯品种抗UV-B辐射增强的效应分析?》文中指出用比色法研究人工增强UV-B辐射对盆栽‘滇紫甘薯24’(‘DZS24’)和‘徽薯’(‘HS’)成熟叶片渗透调节物质含量和抗氧化酶比活力的影响及其种间差异。结果表明:增强UV-B辐射下2品种的可溶性糖含量(SSC)均随辐射强度的增加而显着降低,可溶性蛋白质含量(SPC)均为前期随辐射强度的增加而降低,后期随辐射强度的增加而升高,但‘HS’的变化幅度均大于‘DZS24’,‘DZS24’的游离脯氨酸含量(FPC)随辐射强度的增加而增加,‘HS’则与其相反;2品种的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)比活力随辐射强度的增加而升高,POD(过氧化物酶)比活力随辐射强度的增加而降低,但相同辐射下‘DZS24’的SOD比活力的增幅大于‘HS’,POD和CAT比活力的变幅小于‘HS’。因此‘DZS24’具有比‘HS’更强的渗透调节和抗氧化能力,更适于在UV-B辐射强烈的低纬高原地区种植。
参考文献：
[1]. 诱导表达细胞CaM对烟草抗逆性的调控效应及其生理生化机制[D]. 杨静. 云南师范大学. 2003
[2]. 转BADH基因植物的抗逆性与钙离子信号及热激蛋白的关系[D]. 李妹芳. 山东农业大学. 2013
[3]. 青竹复叶槭耐水淹与耐低温生理研究[D]. 李昳乐. 河南农业大学. 2008
[4]. 不同甘薯品种抗UV-B辐射增强的效应分析?[J]. 孟凡来, 郭华春. 中国农业气象. 2019