两种生物型芦苇胚性悬浮培养物对渗透胁迫的生理响应 Ⅱ．抗氧化酶类活性的变化

渗透胁迫处理下,沙丘芦苇和沼泽芦苇培养细胞的H2O2含量变化不大,MDA含量随时间延长而降低。抗氧化酶中,沙丘芦苇的SOD、CAT、POD和APx的活力均显著高于沼津芦苇,显示出比沼泽芦苇更强的ROS清除能力。胁迫初期（0．5h-1d)沙丘芦苇细胞中主要表现出SOD、CAT活力的提高,胁迫2d后4种酶活力均明显被诱导。两种生态型芦苇的PEG适应性培养物APx及SOD酶活力显著提高,POD活性仅沼泽芦苇中升高。提示SOD、CAT主要参与沙丘芦苇在渗透胁迫下的短期响应,而APx与长期响应有关。     

芦苇耐脱水能力的生理生态学分析

甘肃省河西走廊分布有不同生态环境的芦苇,包括沼泽芦苇、盐化草甸芦苇和沙丘芦苇。盐化草甸芦苇和沙丘芦苇表观出很强的耐脱水能力。 测定与植物耐脱水能力相关的SOD、CAT和POD活力,表现为SOD活力以沙丘芦苇最高,盐化草甸芦苇次之,沼泽芦苇最低,但CAT和POD则以沼泽芦苇高于其它生境芦苇。用聚丙烯酰胺垂直板电泳方法分析这3种酶同工酶谱,结果表明,3种不同生境芦苇的SOD同工酶谱基本相同,均有9条酶带,但沙丘芦苇和盐化草甸芦苇的CAT和POD同工酶带数比沼泽芦苇分别增多3条和2条。这些结果证明,芦苇在自然选择压力下形成的耐脱水能力与基因调控的酶多型性相关。     

两种生态型芦苇胚性悬浮培养物对渗透胁迫的响应Ⅰ、生长及渗透调节物质的变化

在浓度为20％的PEG-8000介导的渗透胁迫下,沙丘芦苇的胚性悬浮培养物的生长受抑程度小于沼泽芦苇,相对细胞活力也较高,表现出比沼泽芦苇较高的耐渗透胁迫能力。对渗调物质含量的分析显示：两种生态型芦苇细胞中脯氨酸含量均随处理时间逐渐增高。沙丘芦苇的可溶性蛋白含量、蔗糖含量等表现出比沼泽芦苇更为显著的积累。两种生态型芦苇的渗透适应性细胞中均大量积累脯氨酸和糖类。说明有机渗透调节物质的积累对提高芦苇细胞抗渗透胁迫能力有显著贡献。     

沼泽、盐化沙丘过渡带和沙丘生境下芦苇的光合及生理生化特性

对于田地区3种不同生境(沼泽、盐化沙丘过渡带和沙丘顶)芦苇的生长环境特征、光合特性、渗透调节及抗氧化系统的特征进行研究。结果表明:芦苇叶片的Pn日变化在沼泽生境呈单峰曲线,在盐化沙丘过渡带和沙丘顶部均为双峰曲线,光合"午休"现象明显,气孔导度降低是其主要原因。脯氨酸和可溶性糖含量随根区土壤水分减少和盐分加剧增加显著,其中可溶性糖含量变化剧烈,对抵御干旱和盐渍化危害的贡献较大。芦苇叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性随干旱及盐分加剧增加显著,两者对水分亏缺的响应较盐分敏感,且可有效缓解沙丘生境由于缺水所造成的氧化损伤,使丙二醛(MDA)含量维持在相对较低水平。过氧化物酶(POD)活性在沙丘和盐渍化生境内都比较高,对抵抗盐渍化和干旱起着同样重要的作用。     

水分胁迫对2种生态型芦苇（Phragmites communis）的可溶性蛋白含量、SOD、POD、CAT活性的影响

研究利用2种抗旱性迥异的芦苇为材料,用PEG6000进行水分胁迫处理,结果表明,抗旱性强的沙丘芦苇（沙芦）的可溶性蛋白含量明显低于沼泽芦苇（水芦）,约为水芦的1／5。但是,在受到20％PEG胁迫时,沙芦的可溶性蛋白含量有所上升,水芦的则稍微下降,在30％PEG胁迫时,水芦的可溶性蛋白含量显著下降,而沙芦则先升后降。沙芦的3种自由基清除酶（SOD、POD、CAT）的活性显著高于水芦。受到水分胁迫后,2种芦苇的SOD、POD、CAT活性或升或降。但是,无论在20％还是30％PEG胁迫条件下,相对水芦而言,沙芦都保持较高的自由其清除酶活性,从而保证其较强的自由基清除能力,减轻自由基对植物细胞生物大分子如DNA、蛋白质、脂肪酸的伤害,维持细胞正常的生命活动,这是沙芦抗旱性强的基础。     

渗透胁迫和外源ABA对芦苇愈伤组织中3种保护酶活性的影响

PEG-6000渗透胁迫下水生芦苇胚性愈伤组织(WREC)和沙生芦苇胚性愈伤组织(SREC)的质膜相对透性增大,前者增幅明显大于后者;过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶 (POD)的活性升高显著,超氧化物歧化酶(SOD)活性则呈小幅度升高,SREC的3种保护酶活性升幅较大.胁迫同时施加外源ABA时, WREC的质膜透性明显降低,CAT和POD的活性则显著提高,但对SREC的影响不大.     

渗透胁迫和外源ABA对芦苇愈伤组织中3种保护酶活性的影响

PEG-6000渗透胁迫下水生芦苇胚性愈伤组织（WREC）和沙生芦苇胚性愈伤组织（SREC）的质膜相对透性增大,前者增幅明显大于后者;过氧化氢酶CAT）和过氧化物酶（POD）的活性升高显著,超氧化物歧化酶（SOD）活性则呈小幅度升高,SREC的3种保护酶活性升幅较大,胁迫同时施加外源ABA时,WREC的质膜透性明显降低。CAT和POD的活性则显著提高,但对SREC的影响不大。     

水分胁迫引起的两种不同生态型芦苇的DNA损伤与修复

利用DNA解链荧光分析（FADU）法检测两种不同生态型芦苇（Phragmites communis T.)在PEG6000胁迫处理后的DNA损伤。结果表明：无论是20％还是30％PEG6000胁迫处理,耐旱性强的沙丘芦苇的DNA损伤都比耐旱性弱的沼泽芦苇较轻。利用不同浓度的二乙基二硫代谢氨基甲酸钠（DDC）、H2O2、FeSO4以增加芦苇的3种活性氧（O2^-、H2O2、OH）的实验也同样显示出沙丘芦苇抵抗水分胁迫引起的DNA损伤的能力较强。同时,当加入外源活性氧清除剂二甲基亚砜（DMSO）、抗坏血酸（Vc）时,水分胁迫处理的芦苇DNA损伤表现出不同程度的减轻。当PEG胁迫处理的芦苇复水后,DNA损伤随复水时间延长而逐渐减轻,但沙丘芦苇的DNA损伤修复较快而完全。实验初步证明：水分胁迫可引起植物体内DNA损伤且该损伤与活性氧有关,植物的抗旱性与DNA损伤及修复密切相关。     

芦苇叶中Rubisco对干旱生境的响应

从分布于甘肃省河西走廓的沼泽芦苇和沙丘芦苇叶中提纯的Ｒｕｂｉｓｃｏ,大、小、小亚基分子量无明显变化,但沙丘芦苇与沼泽芦苇与沼泽芦苇相比较,Ｒｕｂｉｓｃｏ的氨基酸组成中,亲水性氨基酸相对含量增加,疏水性氨基酸相对含量减少,酶分子的疏水性降低,且酶分子中可被ＰＣＭＢ滴定的ＳＨ基数仅为沼泽芦苇的５０％。这说明,芦苇在长期适应沙丘干旱生境过程中,其Ｒｕｂｉｓｃｏ无论在结构与功能上,均发生有适应性的改变。     

盐胁迫对大米草幼苗某些生理指标的影响

研究了大米草幼苗在不同培养盐度(0、20、30、50、100mmol/LNaCl)下,MDA、游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量以及保护酶(SOD、POD、CAT)活性等生理指标的变化情况。结果表明:保护酶(SOD、POD、CAT)活性在盐胁迫40d前逐渐上升且达显著差异。随着胁迫时间延长,MDA含量与CK相比逐渐降低。随着盐分胁迫浓度的增加及盐胁迫时间延长,大米草叶片中游离脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量呈上升趋势。在盐胁迫下,渗透调节物质的积累作用是大米草对盐胁迫的主要响应过程,其体内的抗氧化保护酶在此过程中也发挥了重要的作用。     

大蒜叶片活性氧及保护酶系对白腐病菌粗毒素胁迫的响应

以大蒜抗病品种‘汉中红皮’和感病品种‘改良蒜’为材料,研究了它们在苗期用白腐病菌毒素处理后的叶片细胞超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性以及超氧阴离子(O2-.)和丙二醛(MDA)含量的动态变化。结果表明,白腐病菌粗毒素处理后,2个品种大蒜叶片的SOD、POD活性均升高,而CAT活性降低;抗病品种的SOD、POD和CAT活性均高于感病品种,且SOD、POD活性峰值出现早,并以POD对毒素胁迫最敏感。2个品种在白腐病菌粗毒素处理后的O2.-含量始终高于同期对照,而感病品种O2.-含量在毒素处理24h后均高于同期抗病品种。MDA含量变化趋势与O2.-的变化基本相似。研究认为,大蒜叶片的活性氧含量和保护酶活性与其抗病性密切相关。     

外源GSH对盐胁迫下番茄幼苗生长及抗逆生理指标的影响

采用营养液栽培法,研究外源谷胱甘肽(GSH)对NaCl胁迫下番茄幼苗生长、根系活力、电解质渗透率和丙二醛(MDA)、脯氨酸(Pro)、可溶性糖含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的影响,为利用外源物质减轻盐胁迫伤害提供理论依据。结果显示:(1)NaCl胁迫显著抑制了番茄幼苗的生长、根系活力和SOD、POD、CAT活性,提高了电解质渗透率及MDA、Pro、可溶性糖含量;(2)外源喷施GSH能够诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片抗氧化酶SOD、POD、CAT活性上调,电解质渗透率及MDA含量下降,Pro和可溶性糖含量恢复至对照水平;(3)外源喷施还原型谷胱甘肽抑制剂(BSO)使NaCl胁迫下番茄幼苗的根系活力以及抗氧化酶SOD、POD、CAT活性下降,脯氨酸含量提高;(4)喷施GSH可诱导BSO和NaCl共处理番茄植株的根系活力、SOD、POD、CAT活性提高,MDA和Pro含量降低。研究表明,外源GSH可通过提高促进盐胁迫下番茄幼苗植株渗透调节能力及清除活性氧的酶促系统的防御能力、降低细胞膜脂过氧化程度、保护膜结构的完整性,从而有效缓解NaCl胁迫对番茄幼苗生长的抑制,提高其耐盐性。     

叶片喷施甲醇对铝胁迫下黑大豆抗氧化酶活性的影响

在营养液水培条件下,分析叶片预喷施5％ (V/V)甲醇对50μmol·L-1的AlCl3胁迫下黑大豆叶和根中H2O2和MDA含量以及抗氧化酶SOD、POD和CAT活性的影响,为进一步研究甲醇及抗氧化酶在响应铝胁迫应答中的调控机制奠定基础.结果显示:(1)在铝胁迫下,随着铝处理浓度的升高根尖吸收的铝越多,且根的生长被抑制越严重.(2)铝胁迫能诱导黑大豆叶和根中可溶性总蛋白、H2O2和MDA含量的增加,POD和CAT活性增强,但SOD活性变化不明显.(3)当叶片喷施5％甲醇预处理后再进行50 μmol·L1 AlCl3胁迫,随着处理时间增加黑大豆叶和根中可溶性总蛋白含量及POD和CAT活性显著增加,而H2O2和MDA含量显著下降,SOD活性变化亦不显著.研究结果表明,在铝胁迫下叶片喷施5％甲醇能够增强黑大豆叶和根中POD和CAT活性,降低H2O2和MDA的积累,这可能是甲醇通过抗氧化酶参与铝胁迫应答的一种重要机制.     

不同生境两种生态型芦苇的抗氧化系统

以分布于甘肃临泽平川乡的两种芦苇生态型——水生芦苇(水芦)和重度盐化草甸芦苇(盐芦)叶片为材料,研究了其抗氧化系统的特征。结果表明,与水芦相比,盐芦中未出现活性氧和MDA(丙二醛)的积累,抗氧化酶SOD(超氧化物歧化酶)、CAT(过氧化氢酶)、POD(过氧化物酶)和APX(抗坏血酸过氧化物酶)的活性显著升高。总抗坏血酸和类胡萝卜素含量在两种生态型芦苇中没有差异,但还原型抗坏血酸和总谷胱甘肽含量在盐芦中显著升高。而且,盐芦的LOX(脂氧合酶)活性比水芦低。这些结果表明,盐芦中有效的抗氧化防御系统对抵抗盐渍胁迫起着重要的作用。此外,盐芦中高活性的Ca^2 -和Mg^2 -ATPase对细胞中过多离子的转运以及避免离子毒害起着重要的作用。     

木薯华南8号组培苗对盐胁迫的生理响应

以NaCl胁迫生长的木薯(Manihot esculenta)华南8号(SC8)组培苗为材料,研究不同浓度(0、5、20、35、50 mmol·L-1及R50 mmol·L-1)NaCl处理对SC8组培苗的生长状况及叶绿素、过氧化氢(H2 O2)、丙二醛(MDA)含量,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)活性的影响.结果表明:≤20 mmol·L-1的NaCl胁迫60 d对SC8组培苗的生长基本无影响;≥35 mmol·L-1的NaCl胁迫60 d抑制了SC8组培苗的生长,但高浓度(50 mmol·L-1)胁迫30 d后正常培养30 d,可以使SC8组培苗的长势得到恢复.叶绿素和MDA含量在≤35 mmol·L-1 NaCl处理下较对照出现积累现象,随NaCl浓度升高(≥50 mmol·L-1)含量开始下降;与对照相比,H2 O2含量在NaCl胁迫下未出现积累现象.NaCl胁迫下,POD、CAT和APX活性较对照均有所提高;较高浓度的NaCl处理下,SOD、CAT和APX活性开始降低.实时荧光定量PCR结果表明,≥50 mmol·L-1NaCl胁迫下,SOD、CAT、POD和APX的表达水平较对照出现上升现象.这说明短时间的盐胁迫不会对木薯造成致死伤害,可以通过调节生理指标的活性来提高木薯的耐盐性.     

低温胁迫对澳洲茶树组培苗生理特性的影响

为探讨澳洲茶树组培苗耐受低温的能力及对低温胁迫的响应机制,该文测定了3月龄澳洲茶树组培苗低温处理过程及恢复培养后叶片叶绿素(Chl)、丙二醛(MDA)、抗氧化物酶(SOD,POD,CAT)、抗坏血酸(AsA)、谷胱甘肽(GSH)、可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)、游离脯氨酸(Pro)的变化。结果表明:(1)-5℃胁迫24 h,保护酶及抗氧化物含量均显著下降,MDA含量显著上升。(2) 0℃下,AsA和GSH先降后升,POD和CAT相反,SOD持续升高;胁迫48 h后保护酶活性显著升高,抗氧化剂含量显著降低。(3) 10℃下,SOD活性先降后升;胁迫48 h后,渗透调节物质含量均显著升高。因此,3月龄澳洲茶树组培苗在-5℃受到致死冻害,幼苗能通过启动抗氧化系统及快速积累渗透调节物质响应0℃以上低温胁迫,但对10℃和0℃两种低温胁迫的应答机制却存在一定的差异。该研究结果将有助于深入了解其对低温的耐受能力及生理响应机制,为合理引种及规模化种植提供理论依据。     

芦苇浸提液对虉草种子萌发及幼苗生长生理特性的影响

通过研究不同浓度芦苇浸提液(对照:0;处理1:150g/L;处理2:300g/L)对虉草萌发及幼苗生长影响,揭示了芦苇对虉草化感效应。结果表明:随着芦苇浸提液浓度升高,虉草发芽率、发芽指数、株高、根长以及叶绿素含量显著或极显著下降,各指标相应化感效应指数则显著或极显著上升;超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量则随芦苇浸提液浓度升高呈不同的升降趋势。所有这些结果显示,随着浸提液浓度升高,芦苇对虉草的化感胁迫效应越来越明显。     

S2–和Na+胁迫下黄河三角洲高潮滩芦苇光合作用和抗氧化酶活性的响应

潮汐湿地的土壤硫含量和钠离子含量很高, 然而该生境中的S²–以及S^2–与Na⁺联合胁迫对植物生理生态影响认识不足。以黄河三角洲高潮滩芦苇为材料, 进行了对比实验(S2–浓度相同处理: 50 mmol·L^–1 Na₂S VS. 50 mmol·L^–1 K₂S处理; Na⁺离子浓度相同处理: 40 mmol·L^–1 Na₂S VS. 80 mmol·L^–1 NaCl处理), 研究了S^2–、Na⁺的联合胁迫以及它们的单独胁迫对芦苇的光合作用及抗氧化酶活性的影响差异。结果表明: Na₂S比K₂S和NaCl处理对芦苇光合速率的抑制作用更显著, 因此S^2–和Na⁺的联合胁迫比它们的单独胁迫作用更强。对于抗氧化酶活性, 50 mmol·L^–1 Na₂S处理后过氧化氢(H₂O₂)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)浓度显著升高, 说明在抵御S^2–和Na⁺离子胁迫时, POD和SOD发挥重要的作用, 而在 Na₂S处理下, 过氧化氢酶(CAT)则呈显著下降的趋势。总之, 硫和钠离子的同时存在严重抑制高潮滩芦苇的光合速率, 而POD和SOD、CAT对于抵御S2–和Na+胁迫起到重要的作用。     

植物CytP450和抗氧化酶对土壤低浓度菲、芘胁迫的响应

以小麦(Triticum acstivnm)为供试植物,草甸棕壤为供试土壤,以微粒体细胞色素P450及抗氧化酶SOD、POD和CAT酶活性为指标,进行了土壤中菲、芘单一及复合胁迫响应研究.结果初步表明,菲、芘胁迫引起植物体内解毒代谢和抗氧化防御酶反应.菲、芘单一胁迫浓度为1mg kg-1时对细胞色素P450产生显著诱导;4 mg kg-1时P450酶含量明显被抑制,表明低浓度菲、芘单一胁迫对植物代谢解毒系统产生损伤;而菲、芘复合1mg kg-1时P450酶含量明显被抑制,说明菲、芘复合胁迫对植物的代谢解毒具有协同毒性效应.土壤中菲、芘单一胁迫未引起SOD酶活性的明显改变,复合胁迫下SOD酶活性出现微弱下降;菲、芘单一胁迫对CAT和POD酶活性具有显著抑制作用;复合胁迫对CAT产生抑制作用,而POD酶活性并未对菲、芘复合产生增强毒性响应.研究从代谢解毒和抗氧化防御酶系统两方面,为土壤低浓度PAHs污染诊断提供了实验依据.     

丛枝菌根真菌对盐胁迫下黄瓜幼苗渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响

以盐敏感型黄瓜品种‘津春2号’为材料,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对盐胁迫下黄瓜幼苗生长及叶片、根系中渗透调节物质含量和抗氧化酶活性的影响.结果表明:(1)在盐胁迫条件下,黄瓜幼苗生长受到明显抑制,其株高、地上部、地下部干鲜重均明显减小,同时体内可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸和MDA含量,以及O2(÷)产生速率和SOD、POD、CAT活性均比对照显著升高.(2)盐胁迫下接种AMF可显著促进黄瓜植株的生长,进一步提高黄瓜幼苗体内可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量及SOD、POD、CAT活性,而显著降低MDA含量和O2(÷)产生速率.研究表明,AMF可通过显著促进盐胁迫下黄瓜幼苗体内渗透调节物质积累和抗氧化酶活性提高,有效降低体内膜脂过氧化水平,从而缓解盐胁迫对植株的伤害,增强黄瓜幼苗对盐胁迫的耐性.