高温干旱复合胁迫对构树幼苗抗氧化酶活性和活性氧代谢的影响

近年来,全球气温不断升高,亚热带部分地区夏季高温和临时性干旱现象日益显著,高温与干旱严重威胁着植物的生存与生长。采用盆栽和人工气候室方式模拟不同的温度和土壤水分梯度,研究了高温与干旱复合胁迫对构树幼苗超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)与过氧化氢酶(CAT)活性、活性氧代谢和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明:(1)高温或干旱单一胁迫下,构树幼苗SOD、POD、CAT活性增加,复合胁迫下,SOD和POD酶活性高于单一胁迫,且随着复合胁迫时间延长而升高。SOD活性受温度和土壤水分双因素影响极其显著,复合胁迫对SOD活性有一定程度的叠加效应;(2)复合胁迫下,活性氧代谢物与MDA含量均显著高于单一胁迫,表明复合胁迫加剧对植物的伤害。通过改变抗氧化酶活性以减轻膜脂过氧化的伤害作用是有限的。     

锌、苯并[a]芘及其复合胁迫对小麦幼苗生长及抗氧化酶的影响

采用水培方法研究了锌(Zn)、苯并[a]芘(B[a]P)及其复合污染对小麦(Triticum aestivum L.)幼苗生长和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性的影响.结果表明:与对照组相比,各处理小麦生物量下降,株高降低,300mg·L-1ZnSO4和54mg.L-1B[a]P的复合胁迫使小麦幼苗地上及地下干重分别下降36.4％和51.7％,明显高于单一胁迫.各处理SOD活性呈现升高-降低-升高趋势,且低于对照,POD、CAT活性先升高再降低,复合胁迫POD活性最高,CAT活性最低.Zn、B[a]P及其复合胁迫下,小麦幼苗的生长受到了一定的抑制,且以复合胁迫最为显著.Zn、B[a]P联合作用的结果表现为协同作用.     

沿阶草(Ophiopogon japanicus)对土壤中菲芘的修复作用

采用盆栽试验法,研究沿阶草对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示:在试验浓度范围(0～322mg · kg-1)内,植物-微生物系统对芘、菲的去除效果明显.种植沿阶草60d后,菲、芘去除率分别为77.58%～96.3%、65.25%～83.25%;平均去除率分别比对照1(加0.1%NaN3)高82.27%、72.73%,比对照2(无NaN3)高43.26%、46.27%.沿阶草能吸收积累土壤中的菲和芘,根部和茎叶部菲、芘含量随土壤中菲、芘浓度的提高而增大;生物浓缩系数随土壤中菲、芘含量的增加而减小,且根部大于茎叶部、芘大于菲.修复过程中,非生物因子、植物积累、植物代谢对菲、芘的去除率分别为6.61%、0.157%、6.54%和3.18%、1.21%、5.72%;微生物降解、植物-微生物间的交互作用对菲、芘的去除率分别为39.01%、26.47%和36.57%、39.34%.说明植物-微生物交互作用、微生物降解作用是土壤中菲、芘去除的主要原因.     

土壤低剂量芘污染对蚯蚓若干生化指标的影响

通过人工污染土壤的方法,设计芘的暴露浓度为0、60、120、240、480、960μg.kg-1.暴露实验进行1、3、7和14d后,分别检测蚯蚓内脏中细胞色素P450含量、谷胱甘肽转移酶(GST)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量.结果表明,在供试浓度范围内,蚯蚓内脏中各生化指标对污染物暴露指示的敏感性存在差异:其中P450含量、GST和SOD活性最为敏感;POD和CAT活性次之;而MDA含量未对低剂量的芘暴露起到明显的指示作用.研究同时发现,低剂量污染物暴露的时间效应要强于剂量效应的影响.因而,在进行生态毒性诊断时,采用多指标和多时段的检测对增强指示的灵敏性和有效性尤为重要.     

锌胁迫对桉树巯基物质含量及抗氧化酶活性的影响

通过桉树的水培实验,测定了不同浓度Zn胁迫下桉树的生物量,根和叶中Zn、巯基物质(非蛋白巯基,谷胱甘肽和植物络合素)和丙二醛(MDA)的含量,以及根中抗氧化酶的活性。从巯基物质含量和抗氧化酶活性的角度,探讨了桉树抵御Zn胁迫造成氧化性伤害的机制。实验结果表明,Zn浓度较低(20 mg/L和40 mg/L)时,根中MDA含量非显著性增加,抗氧化酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性上升,叶中巯基物质含量非显著性增加。Zn浓度较高(120 mg/L和140 mg/L)时,根中MDA含量显著性增加,SOD、POD和CAT的活性下降,叶中巯基物质含量显著性增加。因此,低浓度Zn胁迫时,桉树中巯基物质和抗氧化酶系统对氧化性伤害有较好的缓解作用;高浓度Zn胁迫时,大量过氧化物积累,桉树中巯基物质和抗氧化酶系统对氧化损伤的缓解作用降低。     

6种防御酶调控植物体应答虫害胁迫机制的研究进展

植物防御体系应对虫害胁迫产生一系列防御性生理生化反应,其中防御酶活性呈现显著变化.本文综述了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、脂氧合酶(LOX)和苯丙氨酸解氨酶(PAL) 6种常见防御酶应对虫害胁迫的机制,解析了6种防御酶的作用机理及其异同.梳理了6种防御酶应对虫害胁迫而相互协调的程序,总结了植物体遭虫害胁迫之后防御酶活性的变化及其与防御酶基因的关联,提出了植物体防御酶机制研究中的重要问题并展望前景.     

锗对水稻的生态毒理效应及临界指标

土壤添加 Ge盆栽试验研究表明 ,低浓度 Ge(<4 m g/ kg)对水稻根和地上生物量、叶绿素 a含量有促进作用 ,并整体提高了作物抗氧化酶能力 ,使 MDA下降 ,SOD、CAT、POD、GSH- Px活性相应提高。而高浓度 Ge(>15 mg/ kg)对水稻根和地上生物量、叶绿素 a含量有明显的抑制作用 ,对抗氧化酶系统产生胁迫效应 ,使 POD明显上升 ,MDA上升 ,SOD、CAT酶活性明显下降。在高浓度 Ge胁迫下 ,植物细胞中抗氧化作用酶系统的受损打破了植物细胞内活性氧产生与清除间的正常平衡状态 ,积累过量的活性氧 ,使活性氧产生并积累 ,过量的活性氧引起膜脂过氧化程度加重 ,从而对植物产生毒害。各项生理指标与土壤 Ge处理浓度之间相关分析表明 ,土壤 Ge浓度与地上部干重相对百分率 ,根干重百分率、叶绿素 a/ b、MDA、SOD、CAT之间有显著相关性。比较胁迫效应 10 %值的临界指标 EC1 0 值表明 ,作物地上部干重抑制率和根干重抑制率作为土壤临界值制定的依据更为可靠 ,EC1 0 为 7m g/ kg     

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.     

外源NO对酸雨胁迫下龙眼幼苗生理特性的影响

研究了外源NO供体硝普钠(SNP)对pH3.0酸雨胁迫下龙眼幼苗叶绿素含量、抗氧化酶活性和渗透调节物质含量的影响.结果表明:酸雨胁迫下,龙眼幼苗叶片中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低,叶绿素、蛋白质和可溶性糖含量下降,丙二醛含量升高,呈现出一定的毒害效应.外源NO对酸雨胁迫下龙眼幼苗的生理代谢的作用具有双重性,0.1 ～0.5.mmol·L-1SNP显著提高叶绿素、可溶性糖和蛋白质含量,增强SOD、POD和CAT活性,降低丙二醛含量;其中0.5 mmol·L-1 SNP处理效果最好,叶绿素、可溶性糖和蛋白质含量分别比单独酸雨胁迫处理增加了76.0％、107.0％和216.1％,SOD、POD和CAT活性分别提高150.0％、350.9％和97.1％,丙二醛含量降低了46.4％.低浓度外源NO能通过刺激抗氧化酶活性来清除活性氧,减轻氧化胁迫,缓解酸雨胁迫对龙眼幼苗的毒害作用;而高浓度外源NO对酸雨胁迫的缓解作用减弱.     

铜锌复合污染对铜富集植物大聚藻抗氧化酶活性的影响

以前期筛选的铜富集植物大聚藻为材料,采用两因素随机区组试验设计,通过盆栽试验研究了不同浓度铜锌复合污染对大聚藻抗氧化酶活性的影响,以揭示铜富集植物大聚藻对重金属的耐性机理,为芦溪河及其它类似污染河流的生态恢复与植被重建提供参考依据。结果表明:(1)铜锌复合污染条件下,大聚藻生物量都表现出低促高抑现象。(2)铜锌复合污染时,大聚藻MDA含量随铜锌浓度升高表现出先升高后降低的变化。(3)铜锌复合污染对大聚藻抗氧化酶系统活性均有不同程度的影响,低浓度铜锌复合污染对SOD(超氧化物歧化酶)、POD(过氧化物酶)和CAT(过氧化氢酶)有促进作用,而随浓度的升高则表现出不同的规律。研究发现,铜锌胁迫下,大聚藻细胞应急防御系统被启动,SOD、POD和CAT发挥作用,体内过量自由基及时被清除,使大聚藻能够保持高的耐性。     

Are Phragmites australis enzymes involved in the degradation of the textile azo dye acid orange 7?

The role of antioxidant and detoxification enzymes of Phragmites australis, in the degradation of an azo dye, acid orange 7 (AO7), was studied. Activities of several enzymes involved in plant protection against stress were assayed through the activity characterization of superoxide dismutase (SOD), peroxidases (POD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APOX), dehydroascorbate reductase (DHAR) and glutathione S-transferase (GST), obtained from P. australis crude extracts of leaves, stems and roots. A sub-surface vertical flow constructed wetland, planted with P. australis was used to test the plants response to the AO7 exposure at two different concentrations (130 and 700 mg l(-1)). An activity increase was detected for an AO7 concentration of 130 mg l(-1) for most enzymes studied (SOD, CAT and APOX), especially in leaves, suggesting a response of the reactive oxygen species scavenging enzymes to the chemical stress imposed. GST activity increase in this situation can also be interpreted as an activation of the detoxification pathway and subsequent AO7 conjugation. A totally different behaviour was observed for AO7 at 700 mg l(-1). An evident decrease in activity was observed for SOD, CAT, APOX and GST, probably due to enzymatic inhibition by AO7. Contrarily, DHAR activity augmented drastically in this situation. POD activity was not greatly affected during trial. Altogether these results suggest that P. australis effectively uses the ascorbate-glutathione pathway for the detoxification of AO7.     

土壤Cd胁迫对三七生长和根系DNA损伤及抗氧化酶活性的影响

采用盆栽实验法,研究了土壤中添加0.0(对照)、0.1、0.3、0.6、1.0、3.0、6.0、10.0和30.0 mg·kg-1Cd对三七〔Panax notoginseng(Burk.)F.H.Chen〕生长和抗氧化酶活性的影响,并采用彗星实验对Cd胁迫条件下三七根尖细胞的DNA损伤进行了分析。结果显示:随土壤Cd添加量增加,三七的成活率、株高、单株复叶数和单株叶面积以及单株根、茎和叶片的干质量及鲜质量总体上呈先升高后降低的趋势;其中,各处理组三七植株的成活率和单株复叶数均高于对照,而株高和单株叶面积则在Cd添加量较低的条件下高于对照、在Cd添加量较高的条件下低于对照;单株根、茎和叶的鲜质量及干质量在Cd添加量30 mg·kg-1条件下均小于对照但差异不显著。随Cd添加量的提高,三七根系中SOD和CAT活性呈先上升后下降、再上升再下降的变化趋势,而POD活性总体上逐渐升高;其中,Cd添加量0.6、1.0、3.0和30.0 mg·kg-1处理组的SOD活性极显著或显著低于对照,而各处理组的POD和CAT活性总体上均高于对照且在Cd添加量1.0~30.0 mg·kg-1条件下与对照有极显著差异。彗星实验结果表明:各处理组三七根尖细胞的彗尾长、尾部DNA相对含量和Olive尾矩均有差异,其中,在Cd添加量较高的条件下各指标均高于对照但差异均不显著。研究结果显示:在较低水平的土壤Cd胁迫条件下,三七的生长、抗氧化酶活性和根系DNA均没有受到明显伤害,而较高水平的Cd胁迫则对其生长和抗氧化酶活性有抑制作用,且根尖细胞DNA损伤也较严重。     

镉、铜和锌胁迫下黑藻活性氧的产生及抗氧化酶活性的变化研究

研究了不同Cd、Cu、Zn处理浓度对黑藻体内活性氧()产生及对抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性的分子毒理学效应以探讨高等水生植物抗氧化酶对重金属胁迫的反应。结果表明,三种重金属都不同程度地加快了产生速率;Cu使SOD、POD、CAT活性下降;Cd也都减弱了SOD和POD活性,而CAT活性在0.5—5mg/L处理浓度时增加;Zn对SOD活性也为抑制作用,当浓度为0.5—5mg/L时POD和CAT活性都上升。关联度分析发现Cd、Cu和Zn胁迫下黑藻起主要保护作用的分别为SOD、POD和CAT,而SOD最易受到影响。Cd、Cu处理下的叶绿素含量也都呈下降趋势,而0.5—5mg/L的Zn浓度刺激了叶绿素合成。所有Zn处理、0.5mg/L的Cu处理和0.5—1mg/L的Cd处理的叶绿素a/b值都大于对照值。除了Cu使可溶性蛋白含量减少外,0.5—5mg/L的Zn和0.5—1mg/L的Cd都使其含量增加。综合起来,Cu的毒性最强,其次为Cd,Zn最弱。致死阈浓度分别为:Cu:0.5—1mg/L;Cd:1—2mg/L;Zn:5—6mg/L。SOD是评价重金属对沉水植物毒性效应的灵敏指标。黑藻对水环境Cu污染反应敏感。       

Effects of phenanthrene on seed germination and some physiological activities of wheat seedling

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are one of the highly persistent organic pollutants, and they are toxic to plants and other living organisms, including human beings. To analyze the response of higher plant to PAHs, we investigated the effects of phenanthrene (PHE) on seed germination and various physiological changes of wheat seedlings. Specifically, we investigated growth, chlorophyll content, lipid peroxidation (LPO), activities of antioxidant enzymes and H₂O₂ accumulation. The results showed that PHE inhibited seed germination, affected the growth and chlorophyll level of wheat seedlings. Furthermore, PHE elevated the levels of LPO and induced H₂O₂ accumulation in leaf tissues in a dose-dependent manner, accompanied by the changes in the antioxidant status. The activities of antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GPX), displayed a decreasing trend with the increasing of PHE concentration. The results indicated that PHE could exert oxidative damages in the early development stage of wheat and the harmfulness occurred mainly in samples with higher concentrations of PHE.     

生物反应器法处理PAHs污染土壤的研究

利用自行设计的生物泥浆反应器研究了多环芳烃 (PAHs)污染土壤生物修复技术 .结果表明 ,在相同环境条件下 ,污染物自身的理化性质是影响生物修复的关键因素 ,苯环越多、分子量越大 ,越难以被微生物利用 ,故菲 (PHE)比芘 (PY)具有更高的污染可修复性 .温度、空气流量是重要的调控因子 .本实验中 ,生物泥浆反应器处理PAHs污染土壤选择的最佳运行工艺参数是 :温度 2 0～ 30℃ ,水土比 2∶1,空气流量8L·h-1·L-1,接种量 5 0g·kg-1.该工艺参数为生物泥浆反应器技术实用化及其他相关研究工作的深入开展提供了理论依据     

Action of antioxidant enzymes and cytochrome P-450 monooxygenases in the cabbage looper in response to plant phototoxins

Effects of two biosynthetically distinct plant phototoxins—xanthototoxin, a furanocoumarin, and harmine, a β-carboline alkaloid, which are known to produce toxic oxygen species—on the food utilization efficiencies and enzymatic detoxification systems of the polyphagous cabbage looper. Trichoplusia ni (Lepidoptera: Noctuidae), were studied. Newly molted fifth-instar larvae were allowed 36 h to ingest diets containing these two phototoxins at 0.15% wet weight in the presence of near ultraviolet (UVA). The growth and development of the larvae, as well as the corresponding activities of the antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPOX), and glutathione reductase (GR) and the detoxification enzyme cytochrome P-450, were measured. Xanthotoxin reduced rates of relative growth and consumption and efficiencies of conversion of ingested and digested food to biomass. Harmine reduced rates of growth and consumption without affecting efficiencies of conversion. Specific activities of SOD, CAT, GPOX, and GR of whole-body homogenates in the absence of compounds were 0.88 units, 153μmol H₂O₂ decomposed·mg protein^?1·min—¹, 38.3 nmol NADPH oxidized·mg protein^?1·min^?1, and 0.56 nmol NADPH oxidized·mg protein^?1·min^?1, respectively. SOD activity was induced 2.9-fold and 3.8-fold by dietary xanthotoxin and harmine, respectively. CAT and GPOX activities were induced 1.2-fold by harmine only, and GR activity was not changed by either chemical. The P-450 activity toward xanthotoxin in the microsomal fraction of midguts was low (0.15 nmol xanthotoxin metabolized·mg protein^?1·min^?1) and was not induced by xanthotoxin ingestion. These studies indicate that P-450 and antioxidant enzyme systems may be independent but consequential, the induction of antioxidant enzymes by phototoxins occurring when low P-450 activity toward the phototoxin permits the accumulation of oxidative stress from unmetabolized phototoxin, which in turn induces antioxidant enzymes.     

水稻施用硅肥对稻纵卷叶螟幼虫保护酶和解毒酶活性的影响

【目的】研究施硅水稻对稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis(Guenée)幼虫保护酶(过氧化氢酶CAT、过氧化物酶POD、超氧化物歧化酶SOD)和解毒酶(谷胱甘肽-S-转移酶GST、乙酰胆碱酯酶ACh E)活性的影响,为探明硅增强水稻抗稻纵卷叶螟的机理和稻纵卷叶螟的综合治理提供依据。【方法】采用感虫水稻品种TN1,设置2种施硅水平,即0.32 g Si/kg土壤(Si+)和不施硅(Si-),测定取食水稻24、48、72、96 h后3龄幼虫体内CAT、POD、SOD、GST、ACh E活性的动态变化。【结果】幼虫取食Si+水稻前期(24~48 h),CAT、POD、SOD活性呈上升趋势,并在48 h时达到最高值;取食后期(48~96 h),CAT、POD、SOD活性下降并在96 h时显著低于Si-处理。在Si-处理中,幼虫CAT和POD活性"先降低、再升高",SOD活性呈一直增大的趋势。取食Si+水稻幼虫GST活性始终显著高于Si-处理,而ACh E活性均低于Si-水稻,并在72 h和96 h时显著低于Si-水稻。处理间幼虫存活率存在显著差异,Si+水稻上1龄和3龄幼虫的存活率显著低于Si-水稻。这些结果说明,硅处理可能使稻纵卷叶螟幼虫产生应激反应引起保护酶活性在短时间内增大,但取食一段时间后保护酶活性下降。ACh E活性受到抑制,会引起昆虫神经传导的异常反应,造成昆虫死亡。【结论】硅可能通过参与植物的生理代谢过程,诱导植物增加次生代谢物的合成和积累,引起稻纵卷叶螟保护酶和解毒酶的活性变化,可能会影响稻纵卷叶螟的存活。     

盐碱协同胁迫对向日葵抗氧化酶系统的影响

根据中国东北盐碱土壤特点,将4种盐NaCl、NaHCO3、Na2SO4和Na2CO3按不同比例混合,模拟出25种盐度和pH值各不相同的复杂盐碱条件(盐浓度为50～250 mmol/L,pH值为712～1046),并对向日葵苗进行盐碱混合胁迫处理,研究了向日葵超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)酶等抗氧化酶系统和丙二醛(MDA)的盐碱协同胁迫效应．结果表明, 向日葵抗氧化物酶活性强弱同时与盐度和碱度密切相关,3种抗氧化物酶活性对于盐浓度的反应相似,均为其含量随着盐浓度的升高开始逐渐升高然后下降,而对于pH的影响,不同酶反应结果不同．即随着pH值升高,SOD酶活性和CAT酶活性降低,而POD酶活性反应则是随着pH值升高活性也升高．双向方差分析(ANOVA)结果表明：盐碱效应对于3种酶活力的影响是显著的．其中,盐效应对POD和SOD活性的影响比pH值的影响大,而pH值对CAT活性的影响效应比盐效应大．除SOD外,盐碱效应的交互作用显著 (P<0001)．抗氧化酶系统和MDA含量两者间相关性和逐步回归分析表明,3种酶对MDA的影响效应随其强度不同呈现显著不同．其中SOD是1个主导因子,CAT 处于次位, 而POD的影响不大,甚至可以忽略．     

铅、锌及其交互作用对鱼腥草(Houttuynia cordata)叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响

采用营养液培养方法研究铅、锌及其交互作用对鱼腥草叶绿素含量及抗氧化酶系统的影响。实验结果显示，随着Pb浓度的增加，鱼腥草叶绿素含量逐渐降低但无显著变化。Zn在一定浓度下能提高鱼腥草叶绿素含量，而在高浓度Zn胁迫下，叶绿素含量急剧下降。鱼腥草叶片中SOD、POD和CAT3种酶活性都是随着Pb浓度的增加先上升后下降。随着Zn浓度的增加，SOD和CAT也是先上升后下降，POD则是逐渐上升。Pb—Zn交互作用增加了鱼腥草叶绿素含量，对SOD和POD活性具有抑制作用，对CAT活性影响不明显。同时研究结果还表明，单一Pb、Zn对鱼腥草叶绿素含量和抗氧化酶系统的影响大于Pb、Zn二者的共同作用，其中高浓度Zn对鱼腥草的伤害作用最大，而当溶液Pb处理浓度达到400mg／L时，鱼腥草仍能正常生长，说明鱼腥草具有较强的耐Pb能力。