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光和NaCl处理对碱蓬叶片中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性的影响

张素军

  如何有效地解决盐胁迫(salt stress)和光氧化胁迫(photooxidative stress)引起的体内活性氧(reactive oxygen species,ROS)代谢的紊乱问题,是盐生植物适应盐渍环境、完成生长发育的重要机制之一,也是其抗盐性大小的重要标志。抗坏血酸过氧化物酶(ascorbate peroxidase,APX)能将细胞内各种来源的、尤其是超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)催化O_2~-发生歧化反应生成的H_2O_2最终转变成H_2O,从而避免了H_2O_2对细胞的伤害作用,也避免了H_2O_2进一步与Cu~+、Fe~(2+)等金属离子反应生成氧化性极强的羟自由基(OH-)而对细胞造成更大的伤害作用。因此,APX是细胞抗氧化网络中承接SOD的又一举足轻重的酶类。它在细胞内有多种同工酶,主要分为细胞质型和叶绿体型,其中,叶绿体型在细胞中占有很大的比重。本实验以盐地碱蓬(Suaeda salsa)为材料,研究分析在盐(0、200mmol/L和400mmol/L NaCl)和1000μmol·m~(-2)·s~(-1)光强处理下,APX活性变化与活性氧代谢之间的关系,同时结合其他生理生化指标的变化情况,探讨碱蓬抗氧化特性与抗盐性的关系。首先,碱蓬在NaCl处理下的生长表现出与其适应盐渍环境能力的一致性。200mmol/L NaCl处理时七天后,碱蓬的鲜重、干重和有机干重均显著增加,分别为对照的198.4%、153.3%和120%;400mmol/L NaCl处理时,鲜重和干重仍明显高于对照,为对照的154.8%和150%,而有机干重和对照相比无显著差异。在光合作用方面,200mmol/L NaCl处理七天后,净光合速率为对照的145.3%,差异显著;400mmol/L NaCl处理时,净光合速率虽下降到与对照无显著差异的水平,但仍高于对照。同时,盐处理下,叶片中叶绿素含量无显著性变化。可见,碱蓬在盐渍条件下仍能正常地生长,这种生长是与其较强的渗透调节能力和离子区域化的能力分不开的。一方面,碱蓬通过大量吸收Na~+、Cl~-等无机离子(同时也合成一些可溶性有机小分子物质)来降低细胞的渗透势,以保证从盐渍环境中吸收水分。本文结果表明200mmol/L、400mmol/L NaCl处理时,叶片中Na~+、Cl~-含量显著升高和叶片细胞汁液渗透势显著降低。此时,植株含水量在200mmol/L NaCl处理时明显高于对照,400mmol/L NaCl处理时与对照无显著差异。另一方面,碱蓬通过离子区域化作用,将大部分盐离子区域化到液光和*。CI处理对碱蓬叶片中抗坏血酸过氧化物酶(**用活性的影响泡中,从而维持细胞内的离子平衡以降低盐离子的毒害作用。盐和强光处理下,短期内两二醛(MD)含量显著升高,并表现为总体上的上升趋势,但是,随处理时间的延长恢复到对照水平。这说明,盐和强光处理时,植物体内活性氧的含量表现出总体的升高趋势,并且短期内含量升高显著。因而,碱蓬在盐渍条件下的正常生长,也必然与其清除活性氧的能力有关,否则,高活性的活性氧势必对植株造成氧化伤害而限制其生长。此时,APX的活性发生相应的变化,200 mmol几和 400 mmol/L NaCI处理七天后,叶片细胞中可溶性 APX(leaf soluble APX,L一APX)、叶绿体基质型 APX(stromal APX,S一APX)手叶绿体类囊体膜结合型 APX*ylakoid七ound APX,T-APX)的活性都显著地升高;400mmol/L NaCI处理下,随处理时间的延长,L-APX、S-APX、T-APX的活性逐渐升高,第一天变化不明显,三天后开始显著升高。强光处理时,12小时后,APX活性稍有下降,但之后则一直成上升趋势,36小时后差异显著。APX活性的这种变化,是与 MDA含量的变化相对应的。400 mmol/L NaCI和强光处理下,虽然**A的含量总体上上升,但除了短时间内升高显著外,其他时间和对照相比并无显著差异:200 mmol/L、400 mmol/L NaCI处理七天后,MDA也呈现出不显著的变化。此时,抗坏血酸(ascorbate Asa)含量的变化也表现出与 APX活性变化的一致性。200 mmol/L、400 mmol/L NaCI处理七天后,Asa几乎成直线上升,分别为对照的 141%和 179.5%;400 1lllllol/L N北处理下,随处理时间的延长,Asa一直成上升趋势,第一天变化不明显,第三、五、七天则分别达到对照的121%、133.6%和 134.7%;强光下,12小时后Asa含量下降显著,之后则迅速升高,24小时后和对照相比差异不显著,36、48小时后则差异显著,分别达到对照的 161%和 183.4%。以上APX活性、MDA和 Asa含量变化表明,盐胁迫和强光在短时间内引起植物体内活性氧的升高,但细胞随后发生一系列的应答反应,表现为APX、Asa等抗氧化剂的诱导合成以及抗氧化网络间的协调反应,从而将活性氧(N0。等)限制在较低的浓度范围内,降低其氧化损伤,保证植株生长发育的进行。叶绿体中无过氧化氢酶…atalase,CAT> 因而,APX对于光合器官就显得特别重要。叶绿体中APX在整个细胞中占有很大的比例,其中S-APX可占到整个细胞中可溶性APX的70%以上;同时,S-APX、T-APX在叶绿体中基本上各占一半,因而,一方面保证了光合膜上产生的HZOZ原位清除,同时也能充分地清除基质中各种来源的H。O扣这和在盐处理下碱?……   
[关键词]:碱蓬;盐和光处理;抗坏血酸过氧化物酶;抗氧化;植物抗盐性
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东师范大学2003年