盐胁迫过程中抗坏血酸对植物的保护功能

以拟南芥抗坏血酸突变体 vtc- 1 和野生型 wt 为材料 ,研究了抗氧化系统对盐胁迫的响应机制 ,以揭示抗坏血酸 ASA 的抗氧化机理及对植物的保护功能 .结果显示 :10 0 mm ol/ L Na Cl处理 12、2 4、4 8、72 h,vtc- 1和 wt体内 MDA 丙二醛 及 H2 O2 过氧化氢 的含量均明显增加 ,但 vtc- 1增加的程度明显高于 wt,说明盐胁迫可能对vtc- 1造成了更严重的氧化伤害 .胁迫过程中 ,wt体内的几种抗氧化酶 [超氧化物歧化酶 SOD 、过氧化氢酶 CAT 、抗坏血酸过氧化物酶 APX ]活性均升高 ,而 vtc- 1体内 SOD、CAT活性降低 ,APX活性在胁迫 2 4 h之前增加 ,2 4 h之后降低 ;同时 ,vtc- 1中总的抗坏血酸含量和还原型谷胱甘肽 /氧化型谷胱甘肽 GSH/ GSSG 的比值下降 ,而 wt与此相反 .本研究表明 :抗坏血酸参与活性氧 AOS 的代谢 ,减轻 AOS对植物的伤害 ;并可能对植物细胞内的抗氧化酶具有调节作用 ,增强逆境胁迫下植物的抗逆能力 ,对植物有重要的生物学保护功能     

植物中活性氧的产生及清除机制

环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧,从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的保护机制分为酶促和非酶促两类。酶促脱毒系统包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。非酶类抗氧化剂包括抗坏血酸、谷胱甘肽、甘露醇和类黄酮。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量,从而获得耐逆转基因植物已取得一定的进展。     

外源抗坏血酸对镉胁迫下黑藻抗氧化系统的保护作用

研究了不同浓度抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)对5 mg·L^-1Cd²⁺胁迫下黑藻（Hydrilla verticillata）体内超氧阴离子(O₂^-)产生速率、过氧化氢(H₂O₂)含量、抗坏血酸和谷胱甘肽(GSH)含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)、超氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响.结果表明,与单一Cd²⁺胁迫相比,随着外源AsA浓度的升高,黑藻体内活性氧生成速率逐步降低;抗氧化物质AsA先升后降,GSH缓慢升高;抗氧化酶APX和CAT活性先升后降,POD活性逐步下降,并接近正常状态,对SOD活性影响不大.可见AsA能够有效缓解Cd²⁺对黑藻的毒害,且60 mg·L^-1浓度下的缓解效果最好.     

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。     

金鱼藻抗氧化酶对水体无机氮升高的响应

为了研究水体富营养化引起的无机氮升高对沉水植物的胁迫 ,本研究用 4种浓度的碳酸铵和 5种浓度的硝酸钾对金鱼藻进行急性处理 ,分别在 5— 4 8h内测定植株超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化氢酶 (CAT)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶 (APX)的活力。结果表明铵盐处理下 4种酶中CAT活性变化最大 ,在 5— 15h时其活性与处理浓度正相关。更长时间 2 4h处理则导致响应停止。硝酸盐处理下SOD、APX和CAT活性在 2 4h时才有明显升高。SOD和CAT活性在 4种酶中变化最大 ,它们对处理浓度变化的响应趋势都是在低浓度处理上升然后在较高浓度下降。在铵盐和硝酸盐处理下APX活性都是在 4种酶中最低 ,其变化规律与CAT相当一致。本研究表明CAT对铵盐胁迫响应较快 ;SOD和CAT对硝酸盐胁迫的响应速度较铵盐慢 ;这两种抗氧化酶可作为检验无机氮浓度升高对沉水植物胁迫的敏感指标     

镉胁迫对萝卜幼苗活性氧产生、脂质过氧化和抗氧化酶活性的影响

镉胁迫使萝卜幼苗超氧阴离子(O2)、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量增加;随着镉浓度提高,超氧化物歧化酶(SOD)活性首先明显上升,然后逐渐下降,甚至低于对照;叶片过氧化氢酶(CAT)活性明显增加,根系CAT活性则减少;根系以及较高浓度镉处理后期叶片的谷胱甘肽还原酶(GR)活性均显著增加.由此推测:在胁迫初期可能主要由SOD和CAT发挥抗氧化作用,而在胁迫后期由于抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GsH)循环途径的激活,还原型谷胱甘肽和植物络合素含量的提高可能在清除活性氧或者直接螯合镉中起作用.     

NaCl胁迫对海滨木槿抗氧化系统和渗透调节的影响

以盐生植物海滨木槿为材料,不同浓度NaCl胁迫对其抗氧化酶活性、抗氧化物质和渗透调节物质含量的影响进行分析。结果显示:随着NaCl浓度的升高,海滨木槿叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽转硫酶(GST)的活性先升高后降低,而过氧化氢酶(CAT)的活性呈持续下降趋势,但它们达到最高活性时的NaCl浓度不同;各处理的丙二醛(MDA)含量先下降后升高,但始终低于对照;抗氧化物质抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量均高于对照,且在200 mmol.L-1时达到最高;各处理渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸(Pro)的含量均较对照增加且升幅较大。研究表明,海滨木槿在NaCl胁迫下具有较强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而表现出较强的耐盐性。     

NaCI胁迫对海滨木槿抗氧化系统和渗透调节的影响

以盐生植物海滨木槿为材料,不同浓度NaCl胁迫对其抗氧化酶活性、抗氧化物质和渗透调节物质含量的影响进行分析.结果显示随着NaCl浓度的升高,海滨木槿叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽转硫酶(GST)的活性先升高后降低,而过氧化氢酶(CAT)的活性呈持续下降趋势,但它们达到最高活性时的NaCl浓度不同;各处理的丙二醛(MDA)含量先下降后升高,但始终低于对照;抗氧化物质抗坏血酸(AsA)和谷胱甘肽(GSH)的含量均高于对照,且在200 mmol·L-1时达到最高;各处理渗透调节物质可溶性糖和脯氨酸(Pro)的含量均较对照增加且升幅较大.研究表明,海滨木槿在NaCl胁迫下具有较强的活性氧清除能力和渗透调节能力,从而表现出较强的耐盐性.     

转GST和CAT1基因水稻根系抗氧化系统对干旱高温胁迫的响应(英文)

以携带谷胱甘肽转移酶(GST)和过氧化氢酶(CAT1)的转基因水稻和非转基因水稻(Oryza sativa L.) 品种'中花11'的根系为材料, 比较分析了二者在PEG 6000、38℃及PEG 6000和38℃复合胁迫下抗氧化系统特别是抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统的变化.结果显示, 6% PEG处理时,转基因水稻的CAT、GST、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性都显著高于非转基因水稻;38℃处理时,前者的CAT、GST、SOD和GR的活性则显著低于后者;6% PEG和38℃复合处理时,前者的CAT、GST、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和DHAR的活性也都显著高于后者,但前者的SOD和GR活性则显著低于后者.6%PEG 诱导的转基因水稻根系的抗坏血酸氧还状态显著低于非转基因水稻,但二者的谷胱甘肽氧还状态无显著差异; 而6% PEG和38℃同时处理时,转基因水稻的谷胱甘肽氧还状态则显著高于非转基因水稻,但二者的抗坏血酸氧还状态差异不显著.研究发现,干旱和高温复合胁迫时,转基因水稻和非转基因水稻的抗氧化组分的变化均不等于这2种单一胁迫的叠加;GST和CAT1基因的转入对水稻抗氧化系统内源功能相关组分尤其是抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统产生了一定的影响,两种水稻的根系可能利用不同的抗氧化组分调节机制对这些胁迫做出应答.     

一氧化氮参与外源谷胱甘肽对盐胁迫下番茄幼苗抗氧化损伤的调控

采用营养液水培,研究外源谷胱甘肽(GSH)对NaCl和NaCl+Hb(牛血红蛋白,一种一氧化氮清除剂)处理下番茄(Lycopersicon esculentum)幼苗叶片中一氧化氮合酶(NOS)活性及其一氧化氮(NO)水平、膜脂过氧化程度、活性氧(ROS)积累和ROS清除能力的影响。结果表明:施用Hb使盐胁迫下番茄幼苗叶片的氧化损伤程度加剧,NO含量下调,但对GSH含量无显著影响。外源GSH的施用显著提高了盐胁迫下番茄幼苗叶中内源GSH与NO水平,单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)和硝酸还原酶(NR)活性,超氧化物歧化酶(SOD)活性(除72 h),过氧化氢酶(CAT)活性(除48 h),处理48和72 h的谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)活性;降低电解质渗透率、硫代巴比妥酸(TBARS)含量以及处理48和72 h的过氧化氢(H_2O_2)和超氧阴离子(O_2ˉ·)含量。外源喷施GSH亦显著提高NaCl+Hb处理下番茄叶中抗坏血酸(AsA)、GSH和NO水平,CAT和APX活性,处理24和48 h的NR活性以及处理48和72 h的NOS活性;降低电解质渗透率及H_2O_2和TBARS含量。表明外源GSH通过介导内源GSH和NO水平上调,提高抗氧化酶活性和ROS的清除能力来缓解NaCl和NaCl+Hb处理导致的氧化损伤。因此,NO参与了外源GSH对盐胁迫下番茄幼苗抗氧化损伤的调控。     

光质对烟草叶片生长发育过程中抗氧化系统的影响

以云烟87植株为材料,通过覆盖白、红、黄、蓝、紫色滤膜获得不同光质,于大田条件下研究了光质对烟草叶片生长发育过程中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽还原酶(GR)等抗氧化酶活性,抗氧化剂谷胱甘肽(GSH)和抗坏血酸(AsA)以及丙二醛(MDA)含量的影响.结果表明,在烟草植株第11片叶生长发育的7~70 d内,其抗氧化酶活性和抗氧化物质含量呈现先升高后下降的变化趋势.与白光(对照)相比,黄光诱导烟草叶片SOD、CAT、APX和GR活性升高,以及AsA和GSH含量增加;而红光诱导APX和GR活性上升,以及GSH和AsA含量升高;但紫光却使SOD、CAT、POD、GR和GPX活性下降,GSH和AsA含量降低,而蓝光则使所有抗氧化酶活性和抗氧化物质含量降低.紫光和蓝光处理的烟草叶片中MDA含量较高,而黄光和红光处理的则较低.总体而言,在大田条件下,相对红光和黄光而言,蓝光和紫光处理下的烟草叶片更容易发生光氧化胁迫.     

生长素介导海藻酸钠寡糖调控水稻对镉胁迫的抗性

采用生长素运输抑制剂,探讨生长素是否介导海藻酸钠寡糖(AOS)缓解水稻镉(Cd)胁迫。结果表明,Cd胁迫明显抑制水稻幼苗的生长发育,表现在苗长、地上部生物量和地下部生物量均有不同程度降低;AOS预处理可显著提高水稻植株超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,降低O_2~(-·)产生速率,使SOD/O_2~(-·)、SOD/POD、SOD/过氧化氢酶(CAT)和POD/O_2~(-·)的比值增加,丙二醛含量下降,苗长、根长及生物量均有一定程度恢复,但会造成H_2O_2在体内有一定累积。生长素信号被阻断后,AOS预处理(Cd+AOS+Y)对水稻Cd胁迫的缓解效应明显受到削弱,表现为苗长、根长等生长指标和抗氧化酶活性均较生长素信号未阻断处理(Cd+AOS)有所降低,补加外源生长素后(Cd+AOS+Y+NAA),各项指标又有所增加,该结果初步表明,生长素信号介导AOS调控水稻对Cd胁迫的抗性。     

超氧化物歧化酶(SOD)研究进展

环境胁迫使植物细胞中积累大量的活性氧,从而导致蛋白质、膜脂、DNA及其它细胞组分的严重损伤。植物体内有效清除活性氧的酶类包括超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、过氧化氢酶(CAT)等,其中研究最深入的是SOD。利用基因工程策略增加这些物质在植物体内的含量,从而获得抗逆转基因植株。     

H_2S对干旱胁迫下白三叶幼苗抗氧化防御能力的影响

以‘拉丁诺’白三叶(Trifolium repens cv.‘Ladino’)为试验材料,研究外源H2S处理对PEG6 000(聚乙二醇)模拟干旱胁迫下白三叶叶片相对含水量(RWC)、膜脂过氧化、活性氧成分、抗氧化酶、抗坏血酸-谷胱甘肽循环代谢和非酶抗氧化物质的影响,以揭示H_2S调控白三叶抗旱性的生理机制。结果显示:(1)0.2 mmol/L的外源NaHS(H_2S供体)能显著提高干旱胁迫下白三叶的叶片相对含水量,维持显著较低的电解质渗透率(EL)和丙二醛(MDA)含量。(2)与直接干旱胁迫相比,干旱胁迫下外源添加NaHS处理的白三叶叶片内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性显著增强,抗坏血酸-谷胱甘肽循环代谢中关键酶抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱水抗坏血酸还原酶(MDHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及其抗氧化中间产物抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)含量也显著提高。(3)叶片类黄酮、总酚和原花青素的含量在一定的胁迫时间范围内亦显著增加,并伴随着活性氧成分O_2~(-·)产生速率和H_2O_2水平降低。研究认为,外源H2S能通过促进干旱胁迫下白三叶体内的多重抗氧化防御能力来提高其幼苗的抗旱性。     

外源α-萘乙酸对花期长期干旱大豆叶片抗氧化系统的影响

以不同耐旱型品种‘南农99-6’和‘科丰1号’大豆为材料,2012年在南京农业大学牌楼试验站进行为期110 d的盆栽试验,研究大豆花期叶面喷施α-萘乙酸(NAA)对长期干旱条件下大豆植株抗氧化系统的影响.结果表明:干旱胁迫显著降低了大豆地上部干物质量,叶片中丙二醛(MDA)含量及活性氧(ROS)水平显著升高,同时,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)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性,还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量及AsA/DHA(双脱氢抗坏血酸)和GSH/GSSG(氧化型谷胱甘肽)比值显著升高,其中‘科丰1号’大豆的抗氧化能力更高,从而维持较低的ROS水平和MDA含量.NAA可显著提高叶片中的APX、POD、CAT、MDHAR活性及AsA/DHA、GSH/GSSG比值,其中‘科丰1号’大豆叶片的脱氢抗坏血栓还原酶(DHAR)活性和AsA含量极显著增加.     

外源一氧化氮对氯化钠处理下秋茄幼苗抗氧化系统的调节效应

研究了外源一氧化氮(NO)供体硝普钠(SNP)对NaCl处理下红树植物秋茄(Kan-deliacandel)幼苗叶片中抗氧化酶活性、抗氧化物质及脯氨酸含量的影响。结果表明:NaCl处理下,秋茄幼苗叶片中超氧化物歧化酶(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4种活性氧清除酶的活性均受到明显抑制(P<0.05),SNP可以不同程度地恢复SOD、POD、CAT的活性,但对APX活性影响不大;SNP提高谷胱甘肽(GSH)及类胡萝卜素(Car)的含量,促进脯氨酸含量的上升,显著降低叶片中过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)的累积。表明外源NO可以缓解NaCl处理诱导的秋茄幼苗叶片氧化损伤,降低膜脂过氧化水平,有利于秋茄适应盐生环境。     

植物谷胱甘肽过氧化物酶研究进展

氧化胁迫可诱导植物多种防御酶的产生,其中包括超氧化物歧化酶(SOD,EC1.15.L1)、抗坏血酸过氧化物酶(APX,EC1.11.1.11)、过氧化氢酶(CAT,E.C.1.11.1.6)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPXs,EC1.11.1.9).它们在清除活性氧过程中起着不同的作用.GPXs是动物体内清除氧自由基的主要酶类,但它在植物中的功能报道甚少.最近几年研究表明,植物体内也存在类似于哺乳动物的GPXs家族,并对其功能研究已初见端倪.本文综述了有关GPXs的结构以及植物GPXs功能的研究进展.     

不同耐铝型杉木幼苗叶片抗氧化系统对铝胁迫的响应特征

为探讨铝胁迫对杉木抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的影响,明确AsA-GSH循环在杉木耐铝性中的作用,以耐铝(YX26)和铝敏感型(YX5)杉木家系为材料,分析了铝胁迫对不同耐铝型杉木叶片氧化损伤、抗氧化酶活性和AsA-GSH循环系统的影响。结果表明:(1)铝胁迫显著增加杉木叶片丙二醛(MDA)含量,而且YX5叶片中MDA含量增幅显著大于YX26。(2)铝胁迫不同程度增加了2个杉木家系叶片过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活性以及抗坏血酸(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,而且除AsA含量外,铝胁迫下YX26中上述酶活性和非酶性抗氧化剂含量的增幅均大于YX5。(3)铝胁迫下YX5叶片中过氧化氢酶(CAT)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性受到显著抑制,而YX26中这两个酶的活性却有所增加,且YX26中的DHAR活性显著高于对照。(4)铝胁迫抑制了2个杉木家系超氧化物歧化酶(SOD)活性,但YX26中SOD活性的降幅小于YX5。研究认为,铝胁迫下通过维持AsA-GSH循环酶活性和非酶性抗氧化系统的高效运转,增强自身活性氧清除能力是耐铝型杉木家系具有较强铝耐能力的生理基础。     

干旱胁迫下黄土高原4种乡土禾草抗氧化特性

采用盆栽实验,对干旱胁迫下黄土高原4种乡土禾草冰草、长芒草、无芒隐子草和白羊草叶片过氧化氢(H₂O₂)、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶超氧化物歧化酶(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)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性和非酶抗氧化物质还原型抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)含量进行了测定。 结果表明:随着干旱胁迫程度的加剧,4种乡土禾草叶片H₂O₂、MDA含量均呈增加趋势,这说明它们均遭受了干旱所造成的氧化胁迫,且干旱程度越大其遭受的氧化胁迫也越大。由于4种乡土禾草均为禾本科植物并生存于相同的生态环境中,它们在抗氧化特性上具有一定共性。在60%FC和45%FC干旱胁迫下,4种乡土禾草均可以通过增加抗氧化酶SOD、CAT、APX、GR、DHAR、MDHAR、GPX活性和非酶抗氧化物质AsA含量来抵御干旱所造成的氧化胁迫。由于种属差异,4种乡土禾草的抗氧化特性也存在差异。在60%FC和45%FC干旱胁迫下,冰草、无芒隐子草和白羊草还通过增加非酶抗氧化物质Car含量增强抗氧化能力,长芒草和白羊草则还可通过增加POD活性抵御干旱。在60%FC干旱胁迫下,冰草还可通过增加非酶抗氧化物质GSH含量提高其抗氧化性。采用隶属函数法对4种乡土草种抗氧化能力的综合评价表明,冰草的抗氧化能力最强,其次为无芒隐子草和白羊草,长芒草的抗氧化能力最差。     

抗氧化系统在热激诱导的玉米幼苗耐热性形成中的作用

玉米幼苗经过42℃热激4h并恢复4h后,显著提高了玉米幼苗在高温处理下的存活率。热激并恢复4h后,不同程度地提高了抗氧化酶系统过氧化氢酶(CAT),超氧化物歧化酶(SOD),谷胱甘肽还原酶(GR),抗坏血酸过氧化物酶(APX)和过氧化物酶(GPX)的活性以及抗氧化剂还原型抗坏血酸(ASA)和谷胱甘肽(GSH)的含量,且经过热激的玉米幼苗在高温处理期间及其后的恢复过程中均能保持相对较高的抗氧化酶活性和抗氧化剂水平,说明保持较高的抗氧化酶活性和抗氧化剂水平是热激诱导的玉米幼苗耐热性形成的生理基础之一。