沙芥属植物活性氧清除系统对干旱胁迫的响应

以沙芥属植物沙芥和斧形沙芥幼苗为试材,采用盆栽控水干旱方法,分析其在不同干旱胁迫强度下根和叶的活性氧水平、抗氧化酶活性和抗氧化剂含量的变化,并利用隶属函数法和抗旱系数法综合评价沙芥和斧形沙芥的抗旱性。结果表明: （1）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中O^-·₂产生速率及·OH、H₂O₂、MDA含量总体呈逐渐升高的趋势,且干旱胁迫下沙芥比斧形沙芥产生了更多的ROS和MDA。（2）随着干旱胁迫程度的加剧,沙芥和斧形沙芥的根和叶中POD、APX、GST活性及叶中GR活性均先升高后降低,叶中的SOD活性以及根中GR、GPX活性均先降低后升高,根和叶中的CAT活性、叶中的GPX活性和根中SOD活性均逐渐升高;但根和叶中的SOD、POD、CAT活性在各干旱处理下均表现为斧形沙芥高于沙芥。（3）沙芥和斧形沙芥的根和叶中AsA含量随着干旱胁迫程度的加剧而先升高后降低,GSH含量逐渐升高,CAR含量逐渐降低,而VE含量在叶中逐渐升高,在根中却逐渐降低;但斧形沙芥比沙芥合成更多的AsA和GSH,其植物体内AsA GSH循环系统能清除更多的ROS。（4）沙芥和斧形沙芥的根和叶中总抗氧化能力（T AOC）均随着干旱加剧逐渐增强,且斧形沙芥的总抗氧化能力强于沙芥;活性氧清除系统的平均隶属度和综合抗旱系数显示,轻度干旱胁迫下沙芥抗旱性强于斧形沙芥,中度和重度干旱胁迫下斧形沙芥的抗旱性强于沙芥。研究认为,在干旱胁迫条件下,斧形沙芥根叶中ROS和MDA含量明显低于沙芥,而其大部分抗氧化酶活性和抗氧化剂含量高于沙芥,斧形沙芥植株体内抗氧化系统表现出更强的活性氧清除能力,从而表现出更强的抗旱性。     

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。     

不同抗性苹果砧木叶片抗坏血酸代谢对干旱胁迫的响应

以抗旱性强的苹果砧木新疆野苹果[Malus sieversii (Ledeb.) Roem.]和抗旱性弱的平邑甜茶[M.hupehensis (Panlp.) Reld.]叶片为试材,在20%PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,研究了抗坏血酸(AsA)含量、氧化还原状态、合成和代谢相关酶活性对干旱胁迫的响应。结果显示,在正常水分条件下,新疆野苹果和平邑甜茶叶片间AsA含量及代谢相关酶活性差异不显著。干旱胁迫过程中,二者之间叶片AsA、谷胱甘肽(GSH)、总谷胱甘肽和总抗坏血酸含量变化趋势基本一致,但新疆野苹果叶片中的含量增加幅度明显大于平邑甜茶;且与平邑甜茶相比,新疆野苹果叶片具有较高的L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及AsA/DHA(脱氢抗坏酸)和GSH/GSSG(氧化型谷胱甘肽)比率。研究表明,干旱胁迫下,新疆野苹果能够维持较高的AsA合成和再生能力,并具有维持高AsA水平特性,这可能与其具有较强的抗旱性相关。     

干旱胁迫对小麦幼苗抗氰呼吸和活性氧代谢的影响

研究了干旱胁迫对抗旱性强弱不同的两种小麦幼苗的抗氰呼吸和活性氧代谢的影响。干旱胁迫导致了两种小麦抗氰呼吸活性及基因转录水平的下降,但抗旱品种在轻度干旱胁迫下表现出一定的适应能力,其抗氰呼吸活性及基因转录水平均高于不抗旱品种。干旱胁迫下,对干旱敏感的小麦幼苗叶片中活性氧含量高于抗旱小麦;3种抗氧化酶的活性低于抗旱小麦的3种抗氧化酶的活性。据此认为,严重的干旱胁迫引起活性氧含量的增加扰动了活性氧与抗氰呼吸之间的应答平衡,但抗氰呼吸可能通过清除活性氧等机制而起了抗旱的作用。     

重度干旱胁迫下燕麦叶片活性氧清除系统对喷施腐植酸水溶肥的响应

以燕麦品种‘燕科2号’为试验材料,采用盆栽方式,设置正常供水(CK)、正常供水下喷施腐植酸水溶肥(CKH)、重度干旱胁迫(SS)和重度干旱胁迫下喷施腐植酸水溶肥(SSH)4个处理,对燕麦叶片中活性氧水平、抗氧化酶活性、总抗氧化剂含量及产量等进行测定,以明确腐植酸水溶肥(HA)对重度干旱胁迫下燕麦叶片活性氧清除系统的调控效应,并探讨HA对燕麦耐旱性的影响及其作用机制。结果表明：(1)与CK相比,燕麦叶片超氧阴离子■、羟自由基(·OH)、过氧化氢(H₂O₂)和丙二醛(MDA)含量、以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性在重度干旱胁迫下显著提高,且均在喷施HA后比重度干旱胁迫处理显著降低,但此时活性氧的水平仍显著高于CK。(2)与CK相比,燕麦叶片过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱氨肽还原酶(GR)和谷胱氨肽过氧化物酶(GPX)活性在重度干旱胁迫下显著降低,而其总抗氧化能力(T-AOC)显著提高,它们在喷施HA后均比重度干旱胁迫处理显著提高,但各酶活性仍不同程度低于CK。(3)与CK相比,燕麦籽粒产量和生物产量...     

黄土高原冰草叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢对干旱胁迫的生理响应

通过盆栽实验, 对干旱胁迫下黄土高原地区冰草(Agropyron cristatum)叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢相关酶及物质含量进行了研究。结果表明: 冰草可以通过增强叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢酶: 抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、脱氢抗坏血酸还原酶、单脱氢抗坏血酸还原酶、L-半乳糖酸-1, 4-内酯脱氢酶和γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶活性, 维持植物体内抗坏血酸和谷胱甘肽水平及氧化还原状态, 从而抵御干旱造成的氧化胁迫。但叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢对不同水平干旱胁迫的响应, 随胁迫时间的延长而不同。在胁迫24天以前, 严重干旱下叶片的抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢增强较显著; 在胁迫24天后, 由于该胁迫下植物所遭受的氧化胁迫较为严重, 叶片中上述6种酶的活性均呈降低趋势。而在中度干旱下叶片抗坏血酸和谷胱甘肽合成及循环代谢相关的6种酶在整个胁迫过程中均保持较高的活性。这说明, 冰草能够长时间有效地抵御中度干旱所造成的氧化胁迫, 但只能在一定时间范围内有效地抵御严重干旱所造成的氧化胁迫, 胁迫时间延长则会降低其抵御严重干旱的能力。     

干旱胁迫对小麦旗叶活性氧代谢及灌浆速率的影响

在防雨池栽条件下,研究了干旱胁迫对小麦旗叶活性氧代谢的影响.结果表明,小麦旗叶内H2O2和O-·2水平随干旱胁迫的加剧和衰老进程的加快而逐渐升高,活性氧清除系统中的SOD和CAT活性逐渐下降,膜脂过氧化产物MDA含量升高,导致叶片内可溶性蛋白质和叶绿素含量下降,是干旱胁迫造成对籽粒产量贡献较大的旗叶伤害的主要原因之一,从而导致穗粒重下降.     

喀斯特石生反叶扭口藓活性氧代谢对干旱胁迫的动态响应

本文研究了喀斯特石面常见植物反叶扭口藓(Barbula fallax Hedw.)在干旱胁迫下活性氧代谢的变化。结果显示:早期干旱超氧化酶歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性以及类胡萝卜素(Car)活性逐渐升高,胁迫后期活性下降;超氧阴离子(O-2.)、丙二醛(MDA)和可溶性蛋白含量呈现出先升后降的趋势;质膜相对透性呈现出"抛物线"的变化。干旱胁迫早期由于O-2等活性氧的增加而启动活性氧清除系统进行清除,是抵御干旱的一种协同反应;后期反叶扭口藓依然保持较强的自由基清除能力,具有极强的耐旱能力。     

甘草叶片形态结构和光合作用对干旱胁迫的响应

叶片结构在植物防御生物和非生物胁迫方面起着重要的作用,可通过合成、储存和分泌次生代谢产物提高植物抗性。以甘草幼苗为试材,采用盆栽控水自然干旱法,探讨叶片光合作用、气孔微形态和腺体形态对干旱胁迫的响应。结果表明:①随着干旱胁迫程度的加剧,叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均呈先升高后降低的趋势;其中胞间CO2浓度(Ci)在重度干旱胁迫(severe stress,SS)时迅速增高。②随着干旱胁迫程度的加剧,叶片总气孔密度和气孔开张比呈先增大后减小的趋势;而气孔开张宽度呈逐渐减小的趋势。③随着干旱胁迫程度的加剧,叶片上表皮和下表皮腺体密度总数整体上呈增大的趋势,腺体颜色随着干旱胁迫程度的加剧逐渐加深,形状出现不规则褶皱和内陷。总之,甘草叶片表面的腺体特征参与抗旱逆境调节,从而避免干旱胁迫对甘草植株的伤害;在SS下,胁迫程度加速了气孔细胞的程序性死亡(PCD),甘草幼苗失去抗旱能力。     

珙桐苗木叶片光合特性对土壤干旱胁迫的响应

通过控制土壤含水量,研究了土壤干旱胁迫对2年生珙桐(Davidia involucrata Baill.)幼苗叶面积、叶绿素含量、光合作用及叶绿素荧光参数的影响,以探讨珙桐光合作用对土壤干旱胁迫的响应机理.结果表明,干旱胁迫后,珙桐叶片失水脱落,各干旱胁迫处理叶面积比对照显著降低23%～98%,但单位面积的叶绿素含量却无显著变化;干旱处理的珙桐幼苗净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、水分利用效率(WUE)显著低于对照(P<0.05);干旱胁迫对珙桐幼苗叶片的初始荧光产量(F0)及最大荧光产量(Fm)没有产生显著影响,却显著降低了PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ实际光化学量子产量(Yield)、电子传递速率(ETR)及光化学淬灭系数(qP),使非光化学淬灭系数(qN)显著升高(P<0.05).研究发现,土壤水分亏缺对珙桐叶片的光合系统造成了不可逆的伤害,严重抑制了其正常的光合作用和生长发育;珙桐幼苗对土壤干旱胁迫极为敏感.     

光照和温度对沙芥和斧翅沙芥植物种子萌发的影响

研究了生长于不同生境下的沙芥(Pugionium cornutum(L.)Gaertn.)和斧翅沙芥(Pugionium dolabratum Maxim.)种子萌发对光照和温度的响应。结果表明:沙芥和斧翅沙芥种子在光下萌发受到显著(P0.05)的抑制作用,其中沙芥种子萌发受光的抑制作用强于斧翅沙芥种子。在黑暗10—40℃恒温条件下,沙芥和斧翅沙芥种子在15—35℃范围内均可萌发,在15℃和35℃下沙芥种子的萌发要优于斧翅沙芥种子;其种子分别在25℃和30℃下达到最佳的萌发响应,在此条件下斧翅沙芥种子的萌发特性优于沙芥种子。在黑暗变温条件下,沙芥和斧翅沙芥种子在20/30℃(12h/12h)下达到最佳的萌发响应,此处理下的萌发率高于其各自最佳恒温处理下的萌发率,其萌发后幼苗下胚轴和胚根的长度较最佳恒温处理有明显的下降,但它们的干重却差异较小,说明变温处理有利于两种种子的萌发和形成强壮的幼苗。综上所述,沙芥和斧翅沙芥种子在黑暗和20/30℃变温条件下有利于种子萌发和幼苗建成。     

光照对沙芥种子萌发中生理生化指标的影响

以沙芥种子为实验材料,以24h黑暗处理为对照,研究了光照对其萌发过程中主要贮藏物质、内源激素和酚酸类物质含量的影响。结果表明：光照处理的沙芥种子的萌发指标均明显低于黑暗处理,且萌发过程中脂肪和淀粉的降解、淀粉酶活性、可溶性糖的增加也显著低于黑暗处理;在萌发的前2d,光照处理的种子ABA、酚酸类物质总量、没食子酸、对羟基苯甲酸、咖啡酸、香豆酸和肉桂酸含量均高于黑暗处理。     

De novo transcriptome analyses reveal multiple metabolic pathways for L-ascorbic acid biosynthesis under drought stress in Pugionium cornutum (L.) Gaertn

Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology - Pugionium cornutum (L.) Gaertn., a member of the Brassicaceae family, is a plant that has been used as traditional Chinese medicine and is consumed...     

水分胁迫对芒果(Mangifera indica L.)幼叶细胞活性氧伤害的影响

对芒果进行了水分干旱胁迫处理,结果表明,水分胁迫使芒果幼叶的相对含水量ＲＷＣ（ｒｅｌ－ａｔｉｖｅ ｗａｔｅ ｃｏｎｔｅｎｔ）和叶水势ΨＴ下降,芒果幼叶的超氧离子Ｏ＾－２产生速率随水分胁迫处理强度加大而增加,丙二醛ＭＤＡ（ｍａｌｏｎｄｉａｌｄｅｈｙｄｅ）含量的变化趋势与Ｏ＾－２产生速率的变化趋势相似超氧经歧化酶ＳＯＤ（ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｃｅ）,这氧化物酶ＰＯＤ（ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ     

Protein Changes in Response to Pyrene Stress in Maize （Zea mays L.） Leaves

Phytoremedlation is a relatively new approach to remove polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs） from the environment. When plants are grown under pyrene treatment, they respond by synthesizing a set of protective proteins. To learn more about protein changes in response to pyrene treatment, we extracted total proteins from the leaves of maize （Zea mays L.） 1 week after pyrene treatment. The proteins extracted were separated with twodimensional gel electrophoresis. In total, approximately 54 protein spots were found by comparing gels from treated and control groups. According to the Isoelectric point, molecular weight, and abundance of these protein spots, 20 pyrene-lnduced proteins were found to have changed abundance. Of these, 15 protein spots were Increased and five protein spots were newly appeared in pyrene-treated plant leaves. Six model upregulated protein spots of different molecular weights were excised from the gels and subjected to trypsin digestion followed by peptide separation using matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry. Peptlde masses were used to search the matrix-science database for protein Identification. Two of the proteins were Identified on the basis of the homology of their peptide profiles with existing protein sequences as pyruvate orthophosphate diklnase and the ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunlt. These proteins are Involved in the regulation of carbohydrate and energy metabolism. The present study gives new Insights into the pyrene stress response In maize leaves and demonstrates the power of the proteomlc approach in phytoremedlation of PAHs.