海水胁迫对菠菜（Spinacia olerancea L.）叶绿体活性氧和叶绿素代谢的影响

以海水敏感品种圆叶菠菜和耐海水品种‘荷兰3号'为试材,采用水培方法,研究了海水胁迫对菠菜(Spinacia olerancea L.)叶绿体活性氧(ROS)和叶绿素(Chl)代谢的影响.结果表明,海水胁迫下,2个菠菜品种叶绿体内超氧阴离子(O-·2)产生速率、过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量显著升高,并且圆叶菠菜的提高幅度大于‘荷兰3号';圆叶菠菜叶绿体内的超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和抗坏血酸(AsA)、还原型谷胱甘肽(GSH)含量均低于‘荷兰3号',而过氧化物酶(POD)活性高于‘荷兰3号';光氧化剂甲基紫精(MV)进一步使2个菠菜品种叶绿体内O-·2产生速率加快、H2O2含量提高、膜质过氧化加重,活性氧清除剂AsA明显降低了菠菜叶绿体内ROS水平,缓解了由MV造成的严重的膜质过氧化伤害.海水胁迫下,2个菠菜品种叶片叶绿素b(Chlb)、叶绿素a(Chla)及其合成前体物质原叶绿素酸(Pchl)、镁原卟啉Ⅸ(Mg-protoIX)、原卟啉Ⅸ(ProtoⅨ)和尿卟啉原Ⅲ(UroⅢ)含量明显降低,而胆色素原(PBG)和δ-氨基酮戊酸(ALA)积累,Chl合成受到阻碍,并且圆叶菠菜的受阻程度大于‘荷兰3号';MV进一步加剧了这种受阻程度,而AsA部分缓解了由海水胁迫和MV造成的阻碍作用.海水胁迫明显提高了圆叶菠菜叶片叶绿素酶(Chlase)活性而对‘荷兰3号'没有影响,MV处理对圆叶菠菜Chlase活性的影响程度大于‘荷兰3号',但AsA对2个品种叶片Chlase活性没有明显影响.上述结果说明,海水胁迫下,菠菜叶绿体内ROS与Chl代谢密切相关,不仅通过叶绿体膜的氧化伤害使Chl降解,而且使Chl合成的PBG向UroⅢ转化步骤受阻.耐海水品种‘荷兰3号'叶绿体清除ROS主要通过SOD和AsA-GSH循环系统,清除能力较强,减轻了ROS对叶绿体膜的氧化损伤和Chl合成的受阻程度,并且海水胁迫对其Chlase活性的影响较小;而海水敏感品种圆叶菠菜叶绿体清除ROS主要依赖于SOD和POD,对ROS的清除能力有限,从而导致了ROS大量积累,叶绿体膜的氧化损伤和Chl合成的受阻程度严重,并且海水胁迫显著提高了Chlase活性,加剧了Chl降解.

Effects of seawater stress on metabolism of reactive oxygen species and chlorophyll in chloroplasts of spinach(Spinacia olerancea L.)