叶绿体中活性氧的产生和清除机制

正常情况下植物细胞内活性氧（reactive oxygen species ROS）的产生和清除是平衡的,但是,一旦植物遭受环境胁迫,ROS的积累超过抗氧化剂防护系统清除能力,就会产生氧胁迫损伤细胞。由于叶绿体作为光合作用的场所与其他细胞器相比更易遭受氧化胁迫的伤害。因此,叶绿体进化了更强的防御机制调控电子传递链的氧化还原平衡及叶绿体基质中的氧化还原状态。活性氧具有双重效应．高浓度的活性氧对植物细胞有很强的毒害作用,低浓度时可充当信号分子参与植物的某些防卫反应过程,本文就叶绿体中活性氧的产生（三线态叶绿素、PSI和PSI I电子传递链）、网络清除（抗氧化剂,SOD,As—Glu循环系统,硫氧还蛋白）机制以及功能作用进行了综述。     

叶绿体中活性氧的产生及清除

一、活性氧的产生高等绿色植物利用光能通过光系统Ⅱ的反应中心,将二分子H_2O光解,产生一分子O_2,同时产生四个电子。这些电子通过电子传递链还原光系统Ⅰ,最终还原电子受体NADP~+。此过程产生的氧气可以从类囊体中扩散进入到周围的介质中,有些释放到大气中,有些又被机体吸收利用进行正常的生命活动。     

叶绿体光合代谢中活性氧的产生与清除

有氧代谢不可避免产生活性氧(ROS),叶绿体的PSI和PSII反应中心均是ROS产生的主要位点。叶绿体产生的ROS主要有超氧阴离子(O2-)、过氧化氢(H2O2)、羟自由基(.OH)和单线氧(1O2),其中在PSI产生的O2-将进一步产生H2O2和.OH,而1O2产生在PSII。正常生理代谢条件下,叶绿体内抗氧化系统和光能吸收利用的调节保持活性氧产生和消灭的平衡,不会影响植物的正常生理功能。     

叶绿体内活性氧产生及清除的酶系统

活性氧是需氧生物正常代谢的产物[1] 。在光照条件下 ,由于光合作用 ,水裂解而产生大量的分子氧 ,造成叶绿体局部氧浓度剧增而引起氧的光还原 ,形成大量的超氧化物阴离子 (Ｏ·-2 )。Ｏ·-2 的歧化及金属离子的作用则可引起Ｈ2 Ｏ2 和·ＯＨ的产生 ,危及叶绿体的膜结构。因此 ,叶绿体活性氧的清除对于维持其正常的生物功能具有重要意义。1 .叶绿体内活性氧的产生氧的光还原是叶绿体活性氧产生的主要方式[2 ] 。在叶绿体内 ,氧的光还原主要有 3条途径 :类囊体途径、叶绿体基质途径和黄素脱氢酶途径。1 .1　类囊体途径　　已经证明 ,在洗去铁…     

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。     

光氧化胁迫条件下叶绿体中活性氧的产生、清除及防御

活性氧(ROS)具有双重作用,高浓度引起细胞损伤,低浓度起保护作用。在光氧化胁迫条件下,光合作用高能态的反应与O2丰富供应使叶绿体成为活性氧丰富的来源。当ROS的积累超过抗氧化剂防护系统清除能力,叶绿体及细胞不可逆的光氧化损伤就会出现。而高等植物的质粒是半自主的细胞器,有它们自己的基因组学及转录、翻译机制来控制ROS生成、保护光合作用机构免受光氧化损伤。因此,本文就光氧化胁迫期间,叶绿体中ROS的乍成、功能与防护机制进行了综述。     

光强对木本植物叶绿体中活性氧产生的调控作用

将亚热带自然林的乔木荷树、黧蒴和灌木九节、罗伞幼苗栽种于3种不同光强下分析叶片中的LOX、XOD、MAO活性和分离叶绿体中和活性氧O2-. 、OH@ 和H2O2的产生速率差别的结果表明全自然光下生长的叶片中LOX和XOD活性最高,降低光强则2个酶的活性下降.叶绿体中的3种活性氧的产生随光强变化的趋势与LOX及XOD活性变化相似.这反映高的LOX和XOD活性是高光强下叶片中出现较高活性氧水平的原因之一.供试灌木的LOX和XOD活性低于乔木,但其活性及活性氧形成速率对光强变化的敏感性高于乔木.     

植物防御反应中活性氧的产生和作用

活性氧在植物抗病性中起着重要的作用。本文将对其在防御反应中的产生和作用进行简要的论述。     

活性氧清除系统对干旱胁迫的响应机制

干旱胁迫是影响植物生长发育的主要因子,干旱引起活性氧自由基增加,使植物细胞遭受氧化胁迫．植物体通过酶促和非酶促两大保护系统清除活性氧,活性氧自由基的变化也会引起抗氧化防御系统的不同变化．同时干旱胁迫下活性氧的产生也与ABA的积累、脯氨酸的积累以及叶绿素荧光猝灭密切相关,因此了解活性氧清除系统对干旱胁迫的响应机制以及活性氧在植物生理生化过程中的作用是非常必要的。     

植物防御反应中活性氧的产生和作用

活性氧在植物抗病性中起着重要的作用。本文将对其在防御反应中的产生和作用进行简要的论述。     

土壤水分和氮素有效性对刺槐幼苗叶片活性氧产生和清除的影响

采用施加氮肥和人工控水的方法,以一年生刺槐幼苗为材料进行盆栽实验,探讨提高土壤氮素含量对不同土壤水分条件下刺槐幼苗叶片中活性氧产生和清除的影响。结果表明:(1)相同氮素水平下,降低土壤水分含量引起刺槐生物量和叶片光合色素含量降低,而过氧化氢(H2O2)含量升高;抗氧化酶系统中的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性不同程度降低;抗氧化剂中抗坏血酸(ASA)含量和还原型谷胱甘肽(GSH)含量均有所提高;MDA含量逐渐升高,而同期细胞膜相对电导率显著升高。(2)相同水分条件下,提高土壤氮素水平显著提高了刺槐幼苗叶片光合色素含量,同时也一定程度提高了总生物量,显著降低了H2O2含量;SOD、POD和CAT活性不同程度升高;ASA含量和GSH含量则表现出不同程度下降;相对电导率显著降低同时MDA含量一定程度降低。因此,增加土壤氮素有效性可显著提高刺槐幼苗叶片光合色素含量,显著抑制活性氧的产生,一定程度提高总生物量和抗氧化酶活性,降低膜脂过氧化程度,从而有利于缓解干旱引起的伤害。     

外源GSH对盐胁迫下水稻叶绿体活性氧清除系统的影响

研究了外源GSH对盐胁迫下耐盐性不同的水稻品种Pokkali(耐盐)和Peta(盐敏感)叶绿体中抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的影响.结果表明:盐胁迫下,外源GSH可以提高水稻叶绿体中活性氧清除系统中SOD、APX、GR的活性以及AsA、GSH的含量,降低叶绿体中H2O2和MDA的含量,从而降低了叶绿体膜脂过氧化的水平,缓解盐胁迫对叶绿体膜的伤害.外源GSH对盐胁迫下盐敏感品种Peta叶绿体中上述指标增加或减少的幅度大于耐盐品种Pokkali.     

苋菜叶片和叶绿体消除活性氧能力的变化

从苋菜成熟叶和老叶分离的叶绿体中加入外源H_2O_2和O_2~+,发现前者对这两种活性氧的消减速率比后者高1.5～1.0倍,而形成的丙二醛则低30％～70％。同一植株的下部老叶中SOD、GR活性、GSH、ASA及类胡萝卜素等抵御活性氧的清除剂水平显著比中部的成熟叶片低。老叶中消除活性氧能力的降低是导致膜损伤的原因。     

外源硅对盐胁迫下黄瓜幼苗叶绿体活性氧清除系统的影响

以黄瓜为材料,研究了外源硅（K2SiO3 1．0mmol／L）对NaCl（50mmol/L）胁迫下黄瓜幼苗叶绿体中Na^＋、K^＋向叶绿体分配及活性氧清除系统的影响。结果表明：盐胁迫下硅处理使叶绿体在K^＋与Na^＋之间选择性吸收K^＋,从而降低了叶绿体内Na^＋的含量;同时Si处理可以显著降低盐胁迫下叶绿体中过氧化氢（H2O2）和丙二醛（MDA）含量,提高超氧化物歧化酶（SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、谷胱甘肽还原酶（GR）和脱氢抗坏血酸还原酶（DHAR）的活性及抗坏血酸（ASA）、还原型谷胱甘肽（GSH）含量。说明Si不仅能降低叶绿体对Na^＋的选择吸收,还能增强叶绿体活性氧清除系统清除活性氧的能力,缓解盐胁迫对叶绿体膜的伤害。     

雨生红球藻抗氧化系统对活性氧的清除机制

雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)是一种淡水单细胞绿藻,隶属绿藻门、团藻目、红球藻科、红球藻属。它受强光、氮饥饿、高盐等胁迫时积累大量的虾青素,含量可高达细胞干重的6.0%以上[1]。相关研究也显示来虾青素具有极强的抗氧化活性[2—4],它的抗氧化活性较α-生育酚强千倍[5],比维生素E高近百倍[6]。雨生红球藻产生     

植物活性氧的产生及其作用和危害

活性氧(ROS)是一类由O2转化而来的自由基或具有高反应活性的离子或分子。植物消耗的O2约有1%在叶绿体、线粒体、过氧化物酶体等多种亚细胞单位中被转化成了ROS。ROS有益或有害取决于它在植物体内的浓度。低浓度的ROS作为第二信使能在植物细胞信号转导途径中介导多种应答反应,高浓度的ROS则引起生物大分子的氧化损伤甚至细胞死亡。植物体内ROS产生和清除之间的平衡十分重要,并由一套有效的酶促和非酶促抗氧化系统来监控。该文主要系统介绍了植物ROS的种类、产生部位、在信号转导中的作用及其对植物细胞造成的主要伤害等方面的研究进展,为利用基因工程手段来提高植物对环境胁迫的抗性提供信息和思路。     

泥鳅多糖清除活性氧和保护DNA链的作用

采用化学发光法和分光光度法在多种化学模拟体系中研究了泥鳅多糖清除活性氧的作用 ,并用化学发光法观察了泥鳅多糖对·OH导致DNA链损伤的抑制作用。结果表明 ,泥鳅多糖能够有效地清除O·-2 、·OH、H2 O2 等活性氧 ,对DNA链具有良好的保护作用