根系渗透胁迫时杨树光合作用光抑制与活性氧的关系

为更多地了解自然条件下活体叶片的光抑制,研究了渗透胁迫时杨树无性系幼苗叶片的光抑制与活性氧代谢的关系．结果表明,随胁迫时间的延长和胁迫强度的增大,杨树叶片O2^-生成加快,H2O2和丙二醛(MDA)含量增多,超氧物歧化酶(SOD)活性升高,过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性降低,活性氧代谢失衡,光合作用的光抑制加剧．用二乙基二硫代氨基甲酸铜盐抑制SOD活性,或用甲基紫精加速O2^-的生成,亦可使杨树叶片发生光抑制．渗透胁迫时杨树无性系幼苗清除H2O2能力降低,限制了叶片通过Mehler反应耗散过剩光能,防御光破坏作用的发挥;光抑制的发生与活性氧的积累有关．     

杨树无性系幼苗光合作用的光抑制

为更多地了解自然条件下活体叶片的光抑制, 以LI-6200 便携式光合系统测定了杨树无性系幼苗叶片叶的净光合速率(Pn)、表观量子产量(AQY)等, 比色法测定了超氧化物歧化酶(SOD)活性。结果表明, 中午Pn 降低, 出现光合"午休"现象, 此时Pn 受非气孔因素限制, Pn 的降低与气孔关闭关系不大。低湿、高温、强光条件下杨树无性系幼苗叶片AQY 降低, 发生了明显的光抑制。SOD 对光合作用具有保护作用, SOD 抑制剂使光抑制加剧, 抗氧化剂使光抑制得到缓解, 表明光抑制的发生可能与活性氧的积累有关。     

夜间低温对不同光强下生长的两种热带树苗光合作用的影响

于雾凉季测定了叶片叶绿素荧光和气体交换参数、H2 O2 和丙二醛 (MDA)含量 ,探讨了 4～ 6℃夜间低温对 3种相对光强 (太阳光的 8%、2 5 %和 5 0 % )下生长的 2种山地雨林树苗光合作用的影响。夜间低温处理导致 3种光强下生长的 2种植物叶片日间和胁迫诱导的光抑制加剧 ,净光合速率 (Pn)和光呼吸速率降低 ,H2 O2 和MDA含量升高。生长环境光强升高可加剧夜间低温的效应 ,弱光下 2种植物受夜间低温影响较小 ,间接表明雾使光强减弱可缓解自然夜温降低对西双版纳热带植物的危害。处理期间滇南插柚紫Pn 主要受气孔限制 ,滇南红厚壳Pn 降低与活性氧增加引起的羧化效率降低有关 ,两种植物Pn 的降低均与光抑制关系不大。夜间低温后滇南红厚壳气孔导度降低较少 ,H2 O2 和MDA含量较高 ,光抑制较重 ,5 0 %相对光强下其未做夜间低温处理的对照植株发生了胁迫诱导的光抑制 ,表明它对夜间低温较敏感。     

砂仁不同叶位叶片的光合作用和氧化胁迫

衰老时砂仁叶片Pmax降低,这与叶片Gs、Chi含量和可溶性蛋白质含量的降低有关.随着叶片的衰老,NPQ、AQY、F/Fm、φPsIl和qp均降低,热耗散减少,光抑制加剧,衰老后期出现光破坏.但这些参数下降的幅度均小于Pmax下降幅度.光暗反应失衡,活性氧生成增加.衰老初期(老化)叶片MDA含量没有升高,衰老中后期叶片MDA含量显著升高,表明老化叶片能有效地耗散或清除活性氧,衰老叶片则不能,尽管其sOD、APX和POD等抗氧化酶活力显著升高.上述结果表明砂仁叶片老化与氧化胁迫关系不大,衰老与氧化胁迫密切相关.     

一氧化氮对杨树耐旱性的影响

探讨了外源NO对水分胁迫下杨树叶片质膜相对透性、叶片光合作用和氧化伤害保护酶的影响.结果表明,NO供体硝普钠(sodiumnitroprusside,SNP)能提高杨树叶片的含水率,在水分胁迫(PEG6000渗透液处理)下,能缓解叶片的水分丢失.NO对杨树叶片光合作用具有双重性,低浓度SNP(200、500μmol·L^-1)能促进叶片的光合,高浓度SNP(1000、2000μmol·L^-1)则明显抑制叶片的光合.较短时间水分处理胁迫(1h))的杨树叶片SOD和POD活性显著高于较长时间(3h)水分胁迫下叶片的酶活性.经SNP处理后,各处理组POD、SOD活性明显上升.同时,随SNP浓度的增加,POD和SOD活性表现出先上升后下降的趋势.外源NO可通过诱导POD和SOD活性的上升,延缓活性氧的积累,从而减轻水分胁迫对杨树的伤害,增强树木的耐旱能力.     

CO2和O3浓度升高及其复合作用对玉米（Zea mays L.）活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

为了揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧(ROS)代谢及抗氧化酶活性的影响机理,以玉米(Zea mays L.)为研究材料,利用开顶式气室(OTCs)研究了CO2和O3浓度升高及其复合作用下,玉米叶片活性氧产生速率、含量,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性,净光合速率及玉米籽粒产量的变化.结果表明,在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2((550±20)μmol · mol-1)处理下,玉米叶片净光合速率升高,O- ·2 产生速率、H2O2含量下降, MDA含量、相对电导率减小,SOD、CAT、POD活性增强,玉米百粒重和穗粒数增加;而在O3浓度为(80±10)nmol · mol-1的条件下,玉米叶片净光合速率下降,O- ·2 产生速率、H2O2含量升高,MDA含量、相对电导率增大,SOD、CAT、POD活性减弱,玉米百粒重和穗粒数降低;CO2和O3浓度升高复合((550±20)μmol · mol-1 (80±10)nmol · mol-1)处理下,玉米叶片的净光合速率、H2O2含量、SOD活性先升高后降低, MDA含量、相对电导率、CAT活性增加,POD活性减弱,而O- ·2 产生速率几乎不变化,且玉米的百粒重和穗粒数略低于对照.以上结果说明,CO2浓度升高抑制了玉米叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,从而增强了光合作用,使玉米籽粒产量增加,对玉米表现为保护效应,而O3浓度升高促进了玉米叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,抑制了光合作用,使玉米籽粒产量下降,对玉米表现为伤害效应.在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对玉米的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对玉米的保护效应.     

外源褪黑素对低温胁迫下茄子幼苗生长及其光合作用和抗氧化系统的影响

以‘沪茄08-1’茄子幼苗为试验材料,采用基质栽培方式,研究了叶面喷施50~200μmol·L-1外源褪黑素(melatonin,MT)对低温胁迫[(10±1)℃(昼)/(5±1)℃(夜)]下茄子幼苗生长、光合作用和抗氧化系统等生理指标的影响,以明确外源MT在茄子幼苗抵御低温逆境方面的生理机制。结果显示:(1)低温胁迫处理后,茄子幼苗株高、茎粗、地上部鲜重和根系鲜重、叶绿素含量、叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均显著降低,丙二醛(MDA)含量、超氧阴离子产生速率(O-·2)和过氧化氢(H2O2)含量均显著增加。(2)幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性及抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)含量均显著升高,而其脯氨酸(Pro)和可溶性蛋白质含量均显著增加;外源MT处理可有效增强低温胁迫条件下茄子幼苗叶片中SOD、POD、CAT、APX、GR、DHAR活性,提高AsA和GSH含量,增加Pro和可溶性蛋白含量,显著抑制其叶片MDA、O-·2及H2O2的积累。研究表明,外源MT主要通过增强低温胁迫下茄子幼苗的光合作用以及清除活性氧的能力,减缓低温胁迫的危害,提高茄子幼苗对低温胁迫的耐性。     

UV-B辐射增强和O3浓度升高对大豆叶片内源激素和抗氧化能力的影响

揭示大豆叶片内源激素对UV-B和臭氧胁迫的代谢机制和响应方式,为从分子水平研究植物内源激素对UV-B(Ultraviolet-B)和O3(Ozone)胁迫的适应机制奠定基础。以大豆(Glycine max.)为试验材料,利用开顶式气室研究UV-B(0.32W/m2)和O3((110±10)nmol/mol)复合胁迫对大豆叶片内源激素含量及活性氧代谢系统的影响。结果表明:在大豆整个生育期内,与对照相比,UV-B胁迫使大豆叶片ABA(Abscisic acid)含量、ZR(Zeatin riboside)含量和IAA(Indoleacetic acid)含量显著降低,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA比值升高,O·-2(Superoxide anion free radical,O·-2)产生速率和MDA(Malonaldehyde)含量升高,SOD(Superoxide dismutase)、CAT(Catalase)和POD(Peroxidase)活性显著降低;高浓度O3胁迫下,大豆叶片ABA和IAA含量显著下降、ZR含量显著增加,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值显著升高,O·-2产生速率和MDA含量增加,SOD、CAT和POD活性显著降低;UV-B和O3复合胁迫下,大豆叶片ABA含量、ZR含量和IAA含量降低,ZR/ABA、(IAA+ZR)/ABA值下降,而IAA/ABA值升高,O·-2产生速率和MDA含量显著增加,SOD、CAT和POD活性显著降低。UV-B辐射增强和O3浓度升高单一及复合作用使大豆叶片内源激素间平衡改变,进而影响大豆叶片的代谢水平。持续胁迫下,植株抗氧化能力下降,对大豆表现为伤害效应。UV-B和O3复合胁迫比单独胁迫时的影响有所加深,但是小于两者单独作用时影响的简单累加。     

钙抑制剂对机械损伤胁迫下合作杨叶片活性氧代谢的影响

以1年生合作杨扦插苗为材料,研究了叶面喷施Ca2+通道阻断剂氯化镧(LaCl3)和Ca2+螯合剂EGTA预处理对机械损伤胁迫下合作杨叶片抗氧化酶活性、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量以及氧自由基(O2?-)产生速率的影响.结果显示,与对照相比,机械损伤胁迫下合作杨叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性均显著升高,活性氧水平和MDA含量显著增加;外源喷施EGTA和LaCl3降低了机械损伤胁迫下叶片SOD、POD、CAT和APX活性,减缓了O2?-产生速率,H2O2含量和MDA含量显著下降;且EGTA的抑制作用比LaCl3更强.研究表明,机械损伤胁迫诱导的活性氧代谢需要Ca2+的参与,Ca2+和活性氧在植物防御信号传递过程中密切相关;伤害诱导胞外Ca2+内流是胞内Ca2+浓度增加的重要来源.     

2种杨树光合色素和抗氧化系统对UV-B与NaCl胁迫的响应

以胡杨和俄罗斯杨(黑杨杂交种)为材料,通过设置增强UV-B辐射、NaCl胁迫(100mmol/L NaCl)、复合胁迫(增强UV-B辐射+100mmol/L NaCl)及对照(不额外施加NaCl和UV-B)4组处理,研究2种杨树对UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫的生理响应及其种间差异。结果显示:(1)增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合胁迫下,2种杨树的叶绿素含量降低,叶绿素a/b比值减小,类胡萝卜素含量升高;叶片中的膜脂过氧化产物(MDA)和H2O2含量均显著升高;但在复合胁迫下,俄罗斯杨MDA含量要明显低于各单一胁迫处理,而胡杨MDA含量和2种杨树H2O2含量均介于2种单一胁迫处理之间。(2)在3种不同胁迫条件下,俄罗斯杨和胡杨叶片中过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性比对照显著升高,且POD活性在复合胁迫下最高。(3)2种杨树叶片中渗透调节物质(脯氨酸、甜菜碱、可溶性蛋白)含量在各胁迫条件下均比对照明显升高,且脯氨酸和可溶性蛋白含量在复合胁迫下最高;胡杨甜菜碱含量在3种胁迫条件下的升高幅度均远大于俄罗斯杨,而俄罗斯杨可溶性蛋白含量升高的幅度在增强UV-B辐射和复合胁迫下却明显高于胡杨。研究表明,增强UV-B辐射、NaCl胁迫及其复合处理对2种杨树生长均造成不同程度的胁迫伤害,但2种杨树在复合胁迫下表现出的抗氧化保护能力比在2种单一胁迫下更强,因而复合胁迫对2种杨树的伤害更小,UV-B辐射可能与NaCl胁迫相互拮抗最终减缓了对植物的伤害。     

渗透胁迫对黑麦幼苗活性氧和抗氧化酶活性的影响

用20%聚乙二醇(PEG 6000)研究了渗透胁迫对黑麦(Secale cereale L.)幼苗活性氧(reactive oxygen species, ROS)和主要抗氧化酶—— 超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)、过氧化氢酶(catalase, CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase, APX)和谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase, GR)活性的影响。结果表明, 与对照相比, PEG处理明显提高了叶子和根中丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量、ROS的水平和以上4种抗氧化酶的活性。渗透胁迫下,叶子和根中MDA和ROS水平变化的规律基本相似, 但抗氧化酶活性在2种器官中表现不完全相同, 叶子中CAT的活性在对照和处理中无显著差异, 但在根中差异明显, 表明叶子中SOD、APX和GR在植物应答渗透胁迫中起重要作用, 而根中这4种抗氧化酶都参与植物对胁迫的反应。GR活性随PEG处理变化幅度显著高于其它抗氧化酶, 表明GR在黑麦应答渗透胁迫中所起作用可能强于其它抗氧化酶。     

外源γ-氨基丁酸对低氧胁迫下甜瓜幼苗活性氧代谢的影响

以甜瓜品种‘西域一号’幼苗为材料,采用营养液水培方法,设置正常通气(对照)、正常通气+GABA(5mmol.L-1)、低氧胁迫、低氧胁迫+GABA(5mmol.L-1)4个处理,研究了外源γ-氨基丁酸(GABA)对正常通气和低氧胁迫下甜瓜幼苗活性氧代谢的影响。结果表明:与正常通气处理相比,低氧胁迫处理导致甜瓜幼苗体内O2.-产生速率和H2O2、MDA含量显著增加,同时SOD、POD、CAT、APX、GR等抗氧化酶活性和抗氧化物质AsA、GSH含量显著提高。低氧胁迫下外源GABA能显著提高甜瓜幼苗叶片SOD、CAT、APX、GR等酶活性和AsA、GSH含量,降低了植株体内O2.-产生速率和H2O2、MDA含量;而正常通气条件下添加外源GABA处理对甜瓜幼苗活性氧代谢的影响较小,仅CAT、GR活性和AsA、GSH含量显著提高,而H2O2、MDA含量显著降低。结果证明,添加外源GABA可以通过显著提高低氧胁迫下抗氧化酶活性和抗氧化物质含量来降低甜瓜幼苗活性氧积累,维持其细胞膜结构稳定性,从而有效减轻低氧胁迫对甜瓜幼苗的伤害。     

24-表油菜素内酯预处理对干旱胁迫下葡萄幼苗抗氧化系统和渗透调节物质的影响

以酿酒葡萄‘雷司令’(Riesling)一年生营养袋扦插苗为材料,采用人工气候室水培试验,考察在聚乙二醇6000(PEG)模拟干旱条件下,不同浓度(0.05、0.10和0.20mg/L)24-表油菜素内酯(EBR)预处理对‘雷司令’幼苗活性氧、抗氧化物质、渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响,以揭示EBR预处理对干旱胁迫下葡萄幼苗的抗旱机理。结果显示:(1)与正常生长(对照)相比,干旱胁迫显著提高葡萄幼苗叶片中超氧阴离子自由基(■)、过氧化氢(H_2O_2)和丙二醛(MDA)含量;与干旱胁迫处理(PEG)相比,不同浓度EBR预处理均可降低叶片中■、H_2O_2和MDA的含量。(2)与对照相比,PEG处理显著降低葡萄幼苗叶片的抗坏血酸(AsA)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量;与PEG处理相比,各浓度EBR预处理均可显著提高葡萄叶片AsA与GSH的含量,且以0.10mg/LEBR处理效果最好。(3)随着干旱胁迫时间的延长,葡萄幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均呈先上升后下降的变化趋势,而在正常生长条件下酶活性基本保持不变;EBR预处理的葡萄叶片SOD、CAT、POD和APX活性均始终高于同期PEG处理。(4)PEG处理条件下,渗透调节物质脯氨酸和可溶性蛋白的含量整体高于对照;与PEG处理相比,不同浓度EBR预处理在干旱胁迫中后期均能显著提高葡萄叶片中脯氨酸和可溶性蛋白含量。研究表明,在干旱胁迫下,外源EBR预处理能够提高葡萄叶片抗氧化系统酶活性和渗透调节物质含量,有效降低干旱胁迫诱导的活性氧过度积累及膜脂过氧化程度,提高葡萄幼苗的抗旱能力,且以0.10mg/L EBR处理效果最佳。     

Abscisic acid-regulated responses of aba2-1 under osmotic stress: the abscisic acid-inducible antioxidant defence system and reactive oxygen species production

We investigated the interaction among abscisic acid (ABA), reactive oxygen species (ROS) and antioxidant defence system in the transduction of osmotic stress signalling using Arabidopsis thaliana WT (Columbia ecotype, WT) and an ABA-deficient mutant (aba2-1). For this, 50 μm ABA and osmotic stress, induced with 40% (w/v) polyethylene glycol (PEG8000; -0.7 MPa), were applied to WT and aba2-1 for 6, 12 or 24 h. Time course analysis was undertaken for determination of total/isoenzyme activity of the antioxidant enzymes, superoxide dismutase (SOD; EC 1.15.1.1), catalase (CAT; EC 1.11.1.6), ascorbate peroxidase (APX; EC 1.11.1.11), NADPH oxidase (NOX; EC 1.6.3.1) activity; scavenging activity of the hydroxyl radical (OH˙), hydrogen peroxide (H(2) O(2) ); endogenous ABA and malondialdehyde (MDA). The highest H(2) O(2) and MDA content was found in PEG-treated groups of both genotypes, but with more in aba2-1. ABA treatment under stress reduced the accumulation of H(2) O(2) and MDA, while it promoted activity of SOD, CAT and APX. APX activity was higher than CAT activity in ABA-treated WT and aba2-1, indicating a protective role of APX rather than CAT during osmotic stress-induced oxidative damage. Treatment with ABA also significantly induced increased NOX activity. Oxidative damage was lower in ABA-treated seedlings of both genotypes, which was associated with greater activity of SOD (Mn-SOD1 and 2 and Fe-SOD isoenzymes), CAT and APX in these seedlings after 24 h of stress. These results suggest that osmotic stress effects were overcome by ABA treatment because of increased SOD, CAT, APX and NOX.     

夜间低温胁迫对番茄叶片活性氧代谢及AsA-GSH循环的影响

以番茄品种‘辽园多丽’为试材,利用人工气候室模拟设施生产中的夜间低温胁迫环境,研究9℃和6℃夜低温对番茄叶片活性氧代谢和AsA-GSH循环的影响。结果显示:9℃和6℃夜间低温胁迫3～9d可诱导番茄叶片中超氧阴离子(O2.-)产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量上升;抑制过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)的活性,增加超氧化物歧化酶(SOD)和AsA-GSH循环中抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,并提高还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)的含量。研究表明,在夜间低温胁迫过程中,增加的番茄叶片中SOD活性和AsA-GSH循环清除活性氧的能力并未与氧还原的速率一致,从而导致番茄叶片中活性氧的累积,使细胞膜系统受到一定破坏,在6℃处理的植物中尤为明显。     

EBR预处理对盐胁迫下葡萄幼苗叶片抗氧化物质及酶活性的影响

以2年生葡萄(Vitis vinifera L.)酿酒品种赤霞珠扦插苗为材料,在水培条件下,分别用0、0.05、0.10和0.20mg/L 24-表油菜素内酯(EBR)预处理幼苗,然后进行50mmol/L NaCl胁迫,分别在胁迫6d和12d测定幼苗叶片中超氧阴离子(O_2~)、丙二醛(MDA)、抗氧化物质含量以及相关酶活性,探讨EBR预处理对葡萄幼苗耐盐性的影响。结果表明:与单独盐胁迫处理相比,不同浓度的EBR预处理使盐胁迫葡萄幼苗叶片O_2~和MDA含量显著降低,同时使其抗氧化物质抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高;其中,0.10mg/L EBR预处理的表现最佳,在盐胁迫12d时,其葡萄叶O_2~和MDA含量比单独盐胁迫处理分别显著降低30.5%和22.0%,其叶片相应AsA和GSH的含量较单独盐胁迫处理分别显著提高82.8%和27.9%,且GR、APX和SOD活性分别显著提高7.2%、8.5%和24.0%。研究发现,在盐胁迫条件下,适宜浓度的外源BRs预处理能够显著降低葡萄叶片中活性氧含量,提高抗氧化物质含量和抗氧化酶活性,以促进AsA-GSH循环的快速有效运转,有效减轻植株的过氧化伤害,缓解盐胁迫对葡萄幼苗的伤害,提高葡萄的耐盐性。     

Protection against photooxidative damage provided by enzymatic and non-enzymatic antioxidant system in sorghum seedlings

Effect of photoinhibition of sorghum leaves and isolated chloroplasts on chlorophyll fluorescence, peroxidation of thylakoid lipids and activity of antioxidant enzymes were studied. Photoinhibition of intact leaves and isolated chloroplasts decreased Fv/Fm ratio and qP, while qN increased. Photoinhibitory damage was more at 5 degrees C than at 30 degrees or 50 degrees C. Peroxidation of thylakoid lipids was 5 times greater when photoinhibited at 50 degrees C compared to control. Photoinhibition of chloroplasts under low oxygen condition or when supplemented with anti-oxidants (beta-carotene, ascorbate and GSH) resulted in significantly less damage to photosynthesis (Fv/Fm ratio) and peroxidation level. Photoinhibition also resulted in many fold increase in the activity of superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) and decrease in catalase. Data presented here suggest that photoinhibition resulted in production of oxygen radicals and photoinhibition of chloroplasts in the presence of low oxygen level or when supplemented with antioxidants decreased the damage to Fv/Fm ratio and peroxidation level to a great extent since former prevented the formation of oxygen radicals and later could scavenge the oxygen radicals thus the protection. Increase activity of SOD and APX may also be to metabolise the oxygen radicals produced during photoinhibition treatment, thereby, protecting the seedlings against photooxidative damage.