藻类中植物生长素的研究

植物生长素(auxins)是指能引起与(吲哚乙酸IAA)有同样作用的物质的总称(山田长雄等,1997),作为植物激素(phytohormones)的一种,它广泛存在于水生、陆生植物中,对其生产发育起着至关重要的生物活性作用。相对于高等植物,藻类植物生长素的研究起步较晚。本文综合了国内、外相关文献,对藻类中的植物生长素的研究作了较为全面系统的综述。     

藻类中植物激素的硏究进展

植物激素是植物体内自然产生的对植物的生长发育起调控作用的化学物质。目前已被广泛公认的植物激素有五大类:生长素类、细胞分裂素类、赤霉素类、脱落酸和乙烯。另外,近些年来,有些学者也把油菜素甾醇类看作植物激素(Mandava,1988)。这些激素协同作用,调节着植物体各部位的生长速率和不同组织、器官的分化;还可保持植物整体生长的协调一致;控制着生殖过程;同时也使植物能对环境的变化作出反应。对陆生高等植物中的激素,已经有了大量的研究报道(Davis,1987)。然而,无论是从进化的角度还是从生理学的角度,人们都在探讨这些激素是否也存在于藻类中?如果存在,它们是否仍具有激素的功能?早在50年代初期就有人开始了这方面的研究(Davidson,1950),以后经过众多研究者多年的努力,对植物激素在藻类中的分布及功能等已有了较深的了解。但藻类中究竟存在哪些激素?它们又是怎样调节生长发育和形态建成的?迄今为止,仍没有肯定的结论。本文结合作者的相关工作,综合当前国内外本领域的研究进展资料,对藻类中激素的研究现状作一较全面的概述。     

海藻中的功能生物活性成分——细胞激动素

细胞激动素(Cytokinins)是植物激素的一种,广泛存在于陆生和水生植物中。绝大多数细胞激动素是嘌呤环的衍生物,在C5位上有一个取代基侧链,它们的化学活性与其结构密切相关( Skoog et al.,1970)。细胞激动素的生理作用主要是促进细胞分裂和扩张,调节细胞分化,形态建成及延缓衰老等。 人类将海藻作为肥料利用已有近两千年的历史,最初人们将施用海藻肥取得的促生长效果归因于海藻含有多种无机营养成分。近30年来,随着研究的不断深入,大量研究表明,海藻中含有多种植物激素,其中的细胞激动素是关键的功能成分,对植物具有特别明显的促生长作用。而且,作为一种内源性植物激素,细胞激动素在海藻本身的生长发育过程中起着至关重要的作用,它能促进藻类细胞的分裂、伸长、活性延迟及细胞内营养物质的运输等(IL. etham et al.,1983)。     

生长素、细胞激动素对海藻细胞内氢离子、钙离子的作用

通过使用荧光扫描显微镜，对海藻条斑紫菜丝状体细胞内氢离子、钙离子进行观察，并测定了生长素、细胞激动素对其作用。结果表明，外源生长素、细胞激动素能引起氢离子、钙离子信号的迅速反应。用ＢＣＥＣＦ染色，结合５３０ｕｍ波长激发，测定出藻类细胞内氢离子浓度下降，证明细胞壁酸化。用Ｆｌｕｏ－３染色，结合４８０ｕｍ波长激发，测定出细胞内的钙离子也分别呈不同程度的信号反应，证明钙离子在藻类中起信息传递的作用。     

培育海带夏苗新方法的初步实验

植物生长激素对藻类有种种不同的影响,Provasoli等(1974)对此曾做了综述。Dawes(1971)用IAA处理Caulerpa Prolifera,发现低浓度有促进生长发育的作用,而较高浓度则有抑制生长发育的作用。我们在进行4—碘苯氧乙酸(4—IPOAA)对海带配子体和幼孢子体生长发育作用的研究时发现:高剂量的4—IPOAA(500mg/L)对配子体的发育有着明显的抑制作用,配子体长期不能产生配子,但是,一旦解除4—IPOAA的抑制后,配子体在短期内就能进行正常的排卵、排精和受精,长出孢子体。低温、自然光、流水培育海带夏苗,是我国独创的海藻苗种生产方式,经过廿多年的实     

赤潮科学中藻菌关系研究的若干进展

水生生态系统中,微型藻类与细菌的关系越来越引起人们的重视。细菌对藻类的影响主要体现在,一方面细菌吸收藻类产生的有机物质,并为藻类的生长提供营养盐和必要的生长因子,从而调节藻类的生长环境;另一方面细菌也可通过直接的或间接的作用抑制藻细胞的生长,甚至裂解藻细胞,从而表现为杀藻效应。而藻类对细菌也有相似的两方面作用。由于这些错综复杂的关系,使人们在研究浮游植物水华和赤潮的发生、发展、衰落与消亡的机理时,不能不考虑细菌的重要性,其中细菌杀藻现象则为利用微生物防治赤潮提供了可能的途径。本文在近年来国内外有…     

海藻中的植物激素检测方法

随着植物激素突变株的鉴定和分子生物学检测手段的进步 ,高等植物的生长和繁殖受到内源性生长物质或激素的调节已是不争的事实。目前已经被广泛公认的植物激素有５大类 :生长素类、细胞激动素类、赤霉素类、脱落酸类和乙烯。这些激素协同作用 ,调节植物体各部分的生长速率和不同组织器官的分化 ,控制生殖过程。使用海藻为原料制备海藻提取液作为海藻肥首次在英国应用于农业生产 ,自此以后这种传统生物技术在全世界广泛使用 ,已经发展为各类商业产品进入市场 ,如ＳＭ３、Ｓｅａｓｏｌ、Ｋｅｌｐａｒｋ６６等。这些海藻肥的效用在于利用海藻中…     

脱落酸介导的逆境响应信号传导机制及在藻类中的分布与功能研究

植物激素是一类由植物合成的痕量有机物质,调控着植物的生长发育及对环境的适应。藻类属低级植物类群,且具有与高等植物类似的大多数激素类型,相对而言,藻类激素含量更少,却发挥着更高效的生理活性。无论在藻类,还是高等陆地植物,胁迫响应一直是研究十分活跃的领域。其中脱落酸(ABA)作为应激激素,所起的调节作用已得到人们的共识。本文总结了近些年关于ABA在藻类中的分布,ABA对抗氧化酶系的调控,ABA信号传导路径在陆地植物中的发现与代谢机制,以及利用蛋白质分子系统学对ABA信号传导途径的起源与进化的分析。在此基础上,提出未来藻类ABA参与的抗逆代谢调控研究应着重从潮间带海藻出发,参考陆地植物研究的成果,应用生物信息学结合生物化学等的手段,进行相关机制的探索。     

海洋微藻之间的化感作用研究进展

化感作用(Allelopathy)又称他感作用或相生相克,这一术语是由Moish(1937)最早提出的,用来指植物间的有益和有害的相互作用。Rice(1984)曾把它定义为:“一种植物,包括微生物通过产生化学物质并排至环境中而对另一种植物或微生物产生直接和间接的有害效应。”但是事实上,大量的自然现象和实验表明,植物释放的化学物质由于浓度、作用对象等因素的不同,既可以产生抑制效应,又可以产生促进效应。因此,Rice(1986)后来又认可了Molish(1937)最初提出的定义,并且还对促进效应方面作了综合评述,认为: Allelopathy是指一种植物通过向环境释放某些化学物质，在其周围形成一个微环境区域,从而促进或抑制该区域内其他植物生长的现象。国际化感作用学会(International Allelopathy Society)在1996年修订了Molish(1937)的定义,将化感作用定义为包括植物、藻类、细菌和真菌在内的生物产生的次生代谢产物对生物和农业系统产生的影响。这个定义包括了促进和抑制两方面的作用。 实验室研究和自然环境中的证据表明, 化感作用在陆地生态系统、淡水和海水生态系统中都广泛存在, 包括微藻、大型藻和被子植物在内的所有初级生产者都能产生和释放化感物质。 海洋微藻之间的化感作用正被越来越多的海洋科研工作者关注, 其中重要的一个原因是发生赤潮时, 化感作用可能是赤潮藻在竞争中取得优势地位的重要因素之一。许多赤潮藻分泌的次级代谢产物对其他藻类产生致死或抑制作用(Wolfe, 2000;王悠,2006)。赤潮藻分泌的毒素有些是分解的产物, 有的是自身储存的能量物质, 很多毒素有化感作用(Turneretal.,1997)。海洋藻类化感作用的研究将会为赤潮发生、演替机理的阐明和赤潮的生态调控提供新的思路。 本文作者综合国内外相关文献, 分别从化感作用的研究方法、化感物质的化学性质、影响化感物质产生和作用的因素、化感物质的作用机理和化感作用在群落演替中的作用等方面系统介绍海洋微藻之间化感作用研究的现状, 并提出今后海洋微藻化感作用的研究展望。     

脱落酸介导的逆境响应信号传导系统及在藻类中的分布与功能

植物激素是一类由植物合成的痕量有机物质,调控着植物的生长发育及对环境的适应。藻类属低级植物类群,且具有与高等植物类似的激素类型,相对而言,藻类中激素含量更少,却发挥着更高效的生理活性。无论针对藻类还是高等陆地植物,胁迫响应研究一直是十分活跃的领域。其中,脱落酸(abscisic acid,ABA)作为应激激素,所起的调节作用已得到人们的普遍共识。本文总结了近年来ABA在藻类中的分布,ABA对抗氧化酶系的调控,ABA信号传导路径在陆地植物中的发现与代谢机制,以及利用蛋白质分子系统学对ABA信号传导途径的起源与进化。在此基础上提出:未来藻类ABA参与的抗逆代谢调控研究应着重以潮间带海藻为材料,参考陆地植物研究的成果,应用生物信息学,结合生物化学等手段,进行相关机制的探索。     

三种植物生长激素对光合细菌生长影响的研究

研究了不同浓度的三十烷醇、α-萘乙酸和赤霉素对光合细菌生长的影响。结果表明这三种植物生长激素对光合细菌的生长均有促进作用。其中赤霉素的促生作用最明显,其最佳质量浓度为0.5 mg/L。三十烷醇和α-萘乙酸的最佳质量浓度均是1.0 mg/L。试验表明在增殖培养中,通过添加某些植物生长激素,来促进光合细菌的生长是可行的。     

红树植物花粉在我国东南部海域沉积物中的分布及古环境意义

为搞清我国陆架的孢粉、藻类分布规律，于１９７２年先后对黄海、东海、南海海底沉积物作了孢粉、藻类研究。结果表明，在黄海，东海表层沉积物中红树植物花粉主要由黑潮暖流北上携带而来，在南海沿岸的海湾和河流入海处沉积物中红树植物花粉含量高；水下古海岸线附近含量亦高，南海北部钻孔中的红树植物花粉系由海流搬运我国沿岸物质沉积而成；南部钻孔中的红树植物花粉主要是海流将马来西亚的菲律宾沿岸物质搬运沉积而成。     

藻类“激素”研究动态

自１９３４年发现吲哚乙酸以后，对植物激素的研究不断发展，水平不断提高，特别在高等植物中，对某些组织、器官的生长、发育、分化等进行了生理、生化方面的研究，而且正向分子水平深入。藻类中“激素”的研究是从本世纪７０年代开始的。相对而言，起步较晚，水平低。这主要由于一开始人们将研究重点放于陆生植物，特别是具有经济意义的种。其后，随着藻类的开发与应用，人们应用类似的技术与方法，结合系统进化的观点进行比较与研究。同时，也对藻类某些组织、愈伤组织的再生、生长、繁殖等一系列现象及其化学物质基础进行探索，以期望进…     

水生植物对水体中营养因子作用的响应

水生植物在水生态系统中具有重要作用,水体中营养因子会影响水生植物的生理生化。本文综述了水生植物在生长生理和分子生理方面对水体中营养因子作用的响应,揭示植物适应营养环境的生理和分子机制。这方面的研究能够为水体生态系统的保护和水生植物的开发和利用提供理论基础。     

红树植物根系分泌物壬二酸对海洋原甲藻的影响

一般认为植物根际微生物的生物量高于非根际,这与植物根际分泌多种物质有关。不同种类的红树林内出现不同程度的林内富营养化现象,浮游藻类生物量很高,认为这部分地与红树植物根系分泌物(Root Exudates,REs)对林内生物的调控作用有关。红树植物根系分泌物是调控红树林生态效应的关键因素之一。壬二酸(Azelaic acid)是初次在红树植物中检测到的一种二元羧酸类根泌物,选用壬二酸和海洋原甲藻(Prorocentrum micans)为代表,以不同浓度壬二酸培养藻,在藻生长周期内定期观测其密度、形态、胞内甘油含量、色素含量等指标,进行室内红树植物根系分泌物对藻类的影响作用的初步的机理实验。主要结果如下:在低浓度0.5~1.5 mg/L时,壬二酸可作为营养物质被藻细胞所吸收。而在较高浓度2和4 mg/L时,壬二酸主要起化感抑制作用。细胞膜的脂质过氧化导致胞内甘油含量上升,色素体产生应激反应,色素合成量加大,特别是多甲藻黄素含量增加。通过细胞代谢产生更多的内含物质,如淀粉粒和脂肪,导致液泡增大。色素体是应激反应和抗逆作用的重要细胞器之一。由于壬二酸可以较低浓度出现较高的抑制效应,因此对红树林内的生态效应非以营养效应而以化感效应为主。红树植物根系分泌物对林内生态具有一定的调控作用,应加强野外条件下的红树植物多种根系分泌物的混合效应原位试验。     

海藻植物生长素的提取和分离纯化方法

以IAA作为生长素的研究代表，结合已有的研究和方法，探讨了海藻中生长素的提取和纯化分离方法，确立了以有机溶剂提取海藻中的生长素，以乙醚萃取法和柱层析法和对生长素进行分离纯化的方法，实验表明本方法适用于大型经济海藻和商业海藻植物生长剂中生长素测定的前处理部分。     

藻类光合固碳的研究技术与解析方法

藻类的光合固碳构成水域初级生产力的基础。藻类固碳的研究是藻类生理生态学的重要部分,对认识藻类在水域物质循环中的作用有重要意义。特别是近年来大气ＣＯ_２浓度升高与水域生物圈的关系倍受关注;大气ＣＯ_２浓度升高是否会通过影响水域中无机碳浓度和ｐＨ影响水域生态系统,藻类的光合固碳对大气ＣＯ_２浓度的作用如何等是目前科学界所关心的问题。因此,研究ＣＯ_２浓度变化与藻类的关系十分重要。开展此研究的基础是藻类固碳的研究技术与解析方法。尽管有关藻类光合作用以及固碳特性的研究已有很长的历史,但是目前尚没有任何专业书…     

植物生长激素对海洋光合细菌生长及净化氮、磷能力影响的研究

从青岛栈桥附近海域的底泥中分离出了光合细菌菌株,研究了三十烷醇、赤霉素和α-萘乙酸对其生长与净化PO4-P和NH4-N能力的影响,以期获得快速培养光合细菌的方法。结果表明这三种植物生长激素对海洋光合细菌的生长均有促进作用。其中赤霉素的促进作用最明显,其最佳质量浓度为0.5mg/L,经12d培养后,细菌浓度比对照样可提高153.9%。三十烷醇和α-萘乙酸的最佳质量浓度均是1.0mg/L,分别可提高90.7%和20.6%。同时光合细菌净化PO4-P和NH4-N能力也有所提高,并且植物生长激素的促生作用愈明显,PO4-P和NH4-N的去除率愈高。试验表明在增殖培养中,可以添加某些植物生长激素来促进光合细菌的生长。     

藻类的胞外产物

藻类胞外产物不仅对藻类本身的生长发育和生理代谢起重要作用,而且对食物链和整个生态系也有重要影响,这一点早已为人们所认识。Fogg(1962,1966),Gocke(1970)和Hellebust(1974)等对过去的工作已做了详细的评述。近年来,开始重视和注意海藻胞外     

利用代谢组学揭示脱落酸对高温胁迫龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)的作用机制

大型经济海藻龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)在我国南北方海域广泛栽培,但其栽培周期与产量受到夏季高温天气的制约。植物激素脱落酸(ABA)在高等植物生长发育和抗逆胁迫中发挥了重要作用,但在藻类中研究较少。为揭示ABA对高温胁迫下龙须菜的保护作用及其潜在的作用机制,采用超高效液相色谱-质谱联用法(UPLC-MS/MS)研究了外源ABA对高温胁迫下龙须菜代谢产物的影响。结果表明,ABA处理72 h后龙须菜中104种代谢物发生变化,其中黄嘌呤、次黄嘌呤、芦丁、精氨酰琥珀酸等26种代谢物含量升高,而23种溶血磷脂酰乙醇胺(LPE)和35种溶血磷脂酰胆碱(LPC)含量下降;嘌呤代谢、黄酮和黄酮醇合成以及抗坏血酸和醛酸盐代谢这3条代谢通路受ABA影响显著。最后,利用生理生化方法检测了黄嘌呤对高温胁迫下龙须菜生长速率和活性氧(ROS)的影响,以及ABA添加后两种溶血磷脂代谢酶活性、精氨酰琥珀酸合成酶及其基因表达的变化,发现藻的生长、酶活性或基因表达变化等与代谢组结果相吻合。可见,ABA可以通过激活嘌呤代谢、黄酮和黄酮醇合成以及抑制溶血磷脂合成等来保护高温胁迫下的龙须菜。研究结果丰富了藻类中植物激素抗逆胁迫的资料,为龙须菜耐高温品系选育提供了新的思路。