铝胁迫下不同耐铝小麦品种活性氧代谢差异及与小麦耐铝性的关系

逆境条件下植物体内产生并累积活性氧从而破坏植物组织结构与功能,同时植物也可以通过改变活性氧代谢相关酶活性清除活性氧而减轻活性氧伤害以适应环境胁迫。为研究铝胁迫下不同耐铝小麦品种(Triticum aestivum L.)在活性氧代谢上的差异及与小麦耐铝性的关系,本试验选用小麦品种ET8(耐铝型)、ES8(铝敏感型)为试验材料研究了不同耐铝小麦品种活性氧代谢变化上的差异。结果表明,50μmol·L-1铝处理24h,ET8和ES8活性氧含量显著升高,O2·ˉ产生速率增幅分别为10.5%和20.4%,H2O2含量增幅分别为3.3%和7.6%。ET8和ES8超氧化物歧化酶(SOD)活性增幅分别为11.9%和41.6%,过氧化物酶(POD)活性增幅为51.8%和77.8%,抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性增幅为54.4%和29.1%,过氧化氢酶(CAT)活性增幅为32.9%和38.4%,谷胱甘肽还原酶(GR)活性增幅为83.1%和85.5%。虽然抗氧化酶活性增加后会清除一部分活性氧,但活性氧的累积仍然造成了膜脂的过氧化,ET8和ES8丙二醛(MDA)含量分别增加18.2%和50.0%,质膜透性也随着MDA含量的升高而增加,增幅分别为1.25倍和1.36倍。综上所述,不同耐铝品种间活性氧代谢的差异是小麦品种耐铝性差异显著的原因之一。     

不同耐铝型小麦品种苹果酸分泌差异与有机酸代谢关系研究

铝胁迫下不同耐铝型植物有机酸分泌存在显著差异,有机酸主要在三羧酸循环途径中产生,但目前有机酸分泌差异与有机酸代谢关系还不是很清楚。以耐铝型小麦Triticum aestivum L.品种ET8和铝敏感型小麦品种ES8为材料,研究了铝胁迫对不同耐铝小麦品种根内源苹果酸含量及磷酸烯醇式丙酮酸脱氢酶（PEPC）,柠檬酸合成酶（CS）和苹果酸脱氢酶（MDH）等酶活性的影响。结果表明：铝处理（0、25、50、100μmol.L-1）对内源苹果酸含量无显著影响,相同处理条件下ET8和ES8间亦无显著差异,分别为每根尖（0.48±0.01）、（0.46±0.03）、（0.57±0.02）、（0.52±0.02）nmol和（0.45±0.02）、（0.51±0.09）、（0.51±0.11）、（0.54±0.04）nmol;同无铝处理相比,50或100μmol.L-1铝处理显著促进ET8和ES8根尖细胞PEPC活性升高,但各铝浓度处理对CS和MDH活性无显著影响;相同处理条件下ET8和ES8根尖细胞PEPC,CS和MDH 3种酶活性均无显著差异。综上所述,铝胁迫下不同耐铝小麦品种根苹果酸分泌差异与内源苹果酸含量及有机酸代谢无关。     

小麦铝抗性和敏感品系对铝胁迫的生理生化反应

研究了冬小麦Triticum aestivvum L.铝抗性品系T202和铝敏感品系T105幼苗经0，50μmol L^-1，75μmol L^-1，100μmol L^-1和150μmol L^-1铝处理后根部的生理生化变化．结果表明：小麦根生长被严重抑制；酸性磷酸酶活性增强，磷代谢激活；硝酸还原酶受到一定程度的抑制；葡萄糖-6-磷酸脱氢酶对铝浓度极其敏感；葡萄糖含量下降；而膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量上升，超氧化物歧化酶(SOD)的活性升高和还原型谷胱甘肽(GSH)的含量下降．证实：铝胁迫造成了氧化伤害，激活了植物体内的抗氧化系统．分析还表明，T202耐铝的各项指标优于T105，前者的代谢酶活性对铝胁迫的反应更为迅捷，并有良好的能量储备和调动机制来抵御铝胁迫及由此产生的胁迫．图8参14     

小麦耐Cu性综合评价及其谷胱甘肽相关酶活性差异研究

近年来,小麦(Triticum aestivum L.)受重金属污染导致的减产和污染问题十分严峻。为明确中国不同主栽区小麦品种耐铜(Cu)性,探讨谷胱甘肽相关酶在耐性不同品种间的活性差异,进而揭示小麦在Cu胁迫下的抗氧化反应机制,采用室内水培法,选择来自不同主栽区的37个小麦品种,进行重金属Cu胁迫处理,96 h后测定幼根的6个生长生理指标,运用隶属函数法计算其平均隶属度值,再结合中位数聚类分析法,将参试品种分为3类:(Ⅰ)强耐Cu型,包括良星99、济麦22等7个品种;(Ⅱ)中等耐Cu型,包括众麦1号、石农952等22个品种;(Ⅲ)弱耐Cu型,包括西农979、洛麦23等8个品种。进一步选取强耐Cu型(济麦22、科农9204)和弱耐Cu型(西农979、洛麦23)各两个品种,测定幼根谷胱甘肽硫转移酶(GSTs)、谷胱甘肽还原酶(GR)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力。结果表明,Cu胁迫下,3种谷胱甘肽相关酶的变化规律存在较大差异。与CK相比,Cu胁迫下,GSTs在洛麦23和西农979的活力显著高于其他2个品种;GR和GSH-PX在强耐Cu型品种间的活力均升高,与其他2个品种差异显著,而在弱耐Cu型小麦品种间变化不尽相同,这暗示了同一种酶在不同小麦品种间耐受Cu的质量浓度可能不同,其响应Cu胁迫机制存在一定的基因型差异。     

两个不同耐铝玉米自交系根系对铝毒胁迫的响应

通过铝(Al)毒胁迫处理,检测两个不同耐Al玉米自交系(耐Al自交系178和Al敏感自交系Mo17)根系氧化胁迫相关指标如Al含量、H2O2含量、丙二醛(MDA)含量,抵御氧化胁迫的过氧化物酶(POD)活性及细胞壁木质素含量,以期为揭示Al毒抑制玉米根系发育的机制提供佐证.结果表明,Al毒处理后,两个玉米自交系根系的Al含量、H2O2含量、MDA含量、木质素含量和POD活性均有所增加.当Al处理24 h时,这些生理指标变化最大.其中,178中木质素含量和POD活性增加幅度大于Mo17,分别为0.126 OD和2.04 U;而Mo17中Al含量、H2O2含量和MDA含量增加幅度更大,分别为1.835μg g-1、16.71μmol g-1和40.2 nmol g-1.综上,玉米根系的生长抑制与Al诱导的膜脂过氧化有关,而根系细胞抗氧化酶POD的活性及木质素含量的变化是玉米对Al毒胁迫的一种诱发性防御反应.图5参29     

活性铝对小麦谷胱甘肽和丙二醛含量的影响

利用铝在不同pH值条件下形态分布的差异,研究活性铝2种主要形态(A la、A lb)对小麦根、茎、叶中还原型谷胱甘肽(GSH)和丙二醛(MDA)含量的影响,探讨活性铝对植物的氧化胁迫及植物的抗铝机制。试验营养液中总铝浓度设置为0μmol.L-1(CK)、25μmol.L-1(T1)和75μmol.L-1(T2),各剂量组营养液的pH值分别调至4.0、4.5、5.0和5.5。研究结果表明,较低浓度的活性铝(A la和A lb)显著影响小麦根、茎、叶中GSH含量,根与叶中GSH存在一个激发、增长和消耗的过程;T2组叶中GSH含量在pH 4.5时降至最低值,同时叶中MDA存在积累,表明在此条件下,活性铝对小麦形成了最大氧化胁迫。     

不同形态铝对小麦抗氧化系统的影响

研究了铝在不同ｐＨ条件下的形态分布,测定了单核铝和多核铝对小麦根中超氧化物歧化酶(ＳＯＤ)和过氧化物酶(ＰＯＤ)活性的影响．结果表明,低浓度Ａｌａ和Ａｌｂ激发了小麦根ＳＯＤ活性;ＰＯＤ活性在ｐＨ≤５．０时被显著激活,而当 ｐＨ≥５,５,Ａｌａ与Ａｌｂ浓度较低时ＰＤＤ被显著地抑制;ＳＯＤ与ＰＯＤ活性均在ｐＨ４．５,７５μｍｏｌ·ｌ－１[Ａｌ]时达到本实验最高值,与Ａｌｂ浓度的增加相关．本实验结果显示两种形态的铝对植物的致毒机理可能存在一定差异．     

水杨酸对小麦高盐毒害的缓解作用

以盐敏感品种中国春、农大８５０２１和抗盐品种冬６８、茶淀红等４个品种小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）为材料,研究盐分胁迫对小麦种子萌发和幼苗生长的影响以及水杨酸对盐害的缓解作用．结果表明,水杨酸能够相对提高盐分胁迫条件下小麦种子萌发的数量、速度和质量;提高幼苗根和叶内游离脯氨酸、可溶性糖等渗透调节物质的含量,增强其渗透调节能力,同时提高幼苗体内超氧化物歧化酶、过氧化物酶等细胞保护酶的活性,抑制膜脂过氧化作用产物丙二醛的积累,降低叶片质膜透性和盐分胁迫对细胞膜的伤害．所有这些变化都有利于缓解盐害,提高小麦抗盐性     

铜与锌对香樟、广玉兰及榉树生理生化特性的复合影响

为了解土壤中铜（Cu）与锌（Zn）对不同乔木抗氧化系统的复合影响及植物生态修复土壤cu和Zn复合污染的生理生化基础,以香樟（Cinnamomumcamphora）、广玉兰（Magnolia grandiflora）和榉树（Zelkovaschneideriana）3种乔木为实验材料,采用土培盆栽方法,研究单-Cu2＋（75mg·L-1）溶液和单一Zn2＋（210mg·L-1）溶液及两者复合溶液污灌对香樟、广玉兰和榉树叶片丙二醛（MDA）含量、脯氨酸（Pro）含量、过氧化物酶（POD）活性和过氧化氢酶（CAT）活性的动态影响。结果表明,Zn2＋／t~用下3种乔木MDA含量升高,Cu2＋作用下MDA含量降低,Zn2＋和Cu2＋复合作用下3种乔木MDA含量低于Zn2＋作用,即210mg-L。Zn2＋对3种乔木生长的毒害作用比75mg·L。Cu2＋明显,两者复合作用使Zn2＋的伤害作用减轻。随胁迫时间延长,香樟POD和CAT活性增加,MDA含量和Pro含量减少。广玉兰细胞活性氧代谢失衡,POD活性和CAT活性急剧上升,第7天时分别达到1243．89％和300．00％（单一Cu2＋’）、149．22％和60．00％（单一Zn2＋）、653．96％和170．00％（Cu2＋和Zn2＋复合作用）。榉树无法承受高浓度Cu2＋和Zn2＋伤害而死亡。综合考虑,Zn2＋对3种乔木伤害严重,Cu2＋在诱导POD和CAT活性过程中与zn2＋存在拮抗作用,香樟对重金属Cu2＋和zn2＋的耐性最强。     

玉米异羟肟酸类物质的分泌与其耐铝性的关系

铝毒是植物在酸性土壤中生长的主要限制因子,由于生长环境的差异,植物进化出不同的策略来抵抗铝毒害。阐明这些机理,将有助于开发抗铝毒农作物新品种。大部分陆生植物利用根系分泌一些有机酸来对付铝毒害,但根系分泌的异羟肟酸类物质(丁布和门布等)与玉米的耐铝能力的关系尚未见报道。收集中国56个主栽玉米(Zea mays)品种,设置铝胁迫试验,测定它们在铝的胁迫下根系异羟肟酸的分泌量、根伸长量、根尖胼胝质的质量分数和铝质量分数,分析了根系分泌的异羟肟酸与玉米耐铝能力的相关性。结果表明,铝可诱导玉米根系分泌异羟肟酸;用铝处理后,玉米根伸长受阻,根尖铝质量分数和胼胝质质量分数增加。在铝的胁迫下,根相对伸长率与异羟肟酸分泌量呈极显著正相关(r丁布=0.455 0**,r门布=0.600 8**),而根尖铝质量分数与异羟肟酸分泌量呈极显著负相关(r丁布=-0.354 2**,r门布=-0.484 1**),根尖胼胝质质量分数与异羟肟酸分泌量也呈负相关(r丁布=-0.365 1**,r门布=-0.135 1)。并且,聚类分析表明耐铝型的30个玉米品种在铝胁迫下根系分泌异羟肟酸的能力显著高于铝敏感型的7个品种。这些研究结果表明,铝诱导的根系分泌异羟肟酸类物质可能是一些耐铝玉米品种抵御铝毒害的一种机制。     

二氧化硫胁迫对不同抗性玉米幼苗活性氧代谢的影响

采用60mg·m-3SO2气体处理玉米（Zea Mays.L）幼苗,通过组织化学染色和定量测定,分析了高抗自交系齐139和敏感自交系昌7-2在活性氧代谢上的差异。结果表明：SO2胁迫处理3h后,高抗系齐139幼苗叶片积累了较高的O2-和H2O2,12h后被迅速清除而趋于平衡;而高感系昌7-2叶片在胁迫早期产生的O2-和H2O2较少,后期有大量的O2-和H2O2积累,导致细胞损伤。抗氧化酶SOD和CAT在抗性系中显著升高,而敏感系中增幅不显著。这一研究表明不同抗性系中活性氧代谢的差异可能与其对SO2的抗性密切相关。     

Effect of ambient oxygen concentration on activities of enzymatic antioxidant defences and aerobic metabolism in the hydrothermal vent worm, Paralvinella grasslei

The alvinellid Paralvinella grasslei is a common endemic polychaete from the deep-sea hydrothermal vent communities located on the East Pacific Rise (EPR). These organisms colonise a large range of microhabitats around active sites where physico-chemical conditions are thought to generate reactive oxygen species (ROS). Furthermore, in this aerobic organism, ROS could also be generated by the activity of the mitochondrial respiratory chain. In this paper, we investigated the effect of ambient oxygen concentration on the activities of three essential antioxidant enzymes (superoxide dismutase, SOD; catalase, CAT; glutathione peroxidase, GPX) and their relationships with the activity of enzymes involved in aerobic metabolism (cytochrome c oxidase, COX; citrate synthase, CS). Results of incubation of P. grasslei in a high-pressure vessel with circulating seawater at different oxygen partial pressures indicate that this worm regulates COX and CS activities differently in gills and body wall. CAT and GPX activities increase in these tissues when animals are maintained in filtered surface seawater. Moreover, levels of malondialdehyde increase in gills, testifying that oxidative damage occurs under these conditions. CAT and GPX activities are positively related to COX and CS activities, but no correlation was detected between SOD and the metabolic enzyme activities. In comparison with littoral annelids, SOD activities are very high whereas CAT activities are very low or absent in P. grasslei. The possible reasons for the occurrence of such differences are discussed.     

Response of ultraviolet-B induced antioxidant defense system in a medicinal plant, Acorus calamus

Ultraviolet-B (UV-B) radiation generates an oxidative stress in plant cells due to excessive generation of reactive oxygen species (ROS). ROS can denature enzymes and damage important cellular components. In the present study, an important medicinal plant Acorus calamus (Sweet flag) was subjected to two doses of supplemental UV-B radiation (sUV-B): sUV1 (+ 1.8 kJ m(-2) d(-1)) and sUV2 (+3.6 kJ m(-2) d(-1)) to evaluate the relative response of antioxidant defense potential. Stimulation of activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) and glutathione reductase (GR) was observed at initial growth period while the activities of CAT and SOD decreased at later age of sampling. sUV-B induced lipid peroxidation (LPO) was observed showing alteration of membrane properties. No definite trend of change was observed for ascorbic acid (AsA), while increments in thiol, proline, phenol and protein contents were observed due to sUV-B. Results suggested that sUV-B radiation may stimulate the enzymatic and non-enzymatic defense system of Acorus plants, showing its better adaptation at lower dose of sUV-B.     

过敏症状儿童室内PM_(2.5)对小鼠巨噬细胞的氧化损伤及VE的抗氧化保护作用研究

越来越多的研究提示,主要空气污染物PM_(2.5)暴露浓度的升高与儿童过敏性疾病的发病率有着密切的关系,然而PM_(2.5)暴露与过敏性疾病之间的关联尚未完全阐明。为探究患有过敏症状儿童的室内PM_(2.5)对小鼠巨噬细胞的氧化损伤作用以及维生素E(vitamin E,VE)的抗氧化保护作用,从5户患有1种或1种以上的过敏性症状(如过敏性鼻炎、哮喘)儿童的室内采集PM_(2.5),分别考察了不同剂量PM_(2.5)暴露24 h后如何影响小鼠巨噬细胞的氧化应激水平,指标包括活性氧(ROS),还原型谷胱甘肽(GSH),丙二醛(MDA),8-羟基脱氧鸟苷(8-OH-dG),以及炎症因子水平,指标包括肿瘤坏死因子ɑ(TNF-ɑ),白介素8β(IL-8β)的影响。结果表明,200μg·mL~(-1)PM_(2.5)暴露组与对照组比较,细胞内ROS积累,出现脂质过氧化以及DNA损伤,并伴有炎症反应的发生,差异均有统计学意义(P0.05或P0.01);VE(50 mg·mL~(-1))+200μg·mL~(-1)PM_(2.5)组的ROS、MDA、8-OHdG、TNF-ɑ、IL-8β含量低于200μg·mL~(-1)PM_(2.5)组,GSH含量高于200μg·mL~(-1)PM_(2.5)组。较高剂量(200μg·mL~(-1))PM_(2.5)可诱导小鼠腹腔巨噬细胞出现氧化损伤,VE在该应激过程中起着一定的保护作用。     

三种典型纳米颗粒物造成的人体肺细胞氧化应激和炎症效应(Oxidative Stress and Inflammatory Effect on A549 Cell Line Induced by Three Typical Nano-Particles )

采用体外细胞暴露实验研究了人肺腺癌细胞系(A549)单层细胞暴露于50和500μg·mL-1两种浓度纳米氧化钛、纳米氧化硅、碳纳米管和晶体石英砂等四种颗粒物后产生的氧化应激和炎症反应.用细胞活度、细胞内活性氧总量和细胞上清液中白细胞介素8(IL-8)表达量表征暴露效应.研究结果表明,纳米氧化钛、纳米氧化硅和碳纳米管在体外暴露实验过程中均发生不同程度的聚集;细胞暴露48h后,三种纳米颗粒物均使A549细胞活度下降,诱导细胞产生过量活性氧,同时刺激细胞IL-8表达量增高;三种纳米颗粒物中,纳米氧化钛和纳米氧化硅对细胞活度影响较大,碳纳米管诱发的炎症效应较另两种纳米材料强.     

镉对籽粒苋耐性生理及营养元素吸收积累的影响

初步阐明了镉对籽粒苋耐性生理及营养元素吸收积累的影响,为进一步揭示籽粒苋的镉耐性与镉富集机理奠定了基础。通过对生物量的监测,对叶绿素、蛋白质、游离氨基酸、大量元素及微量元素等的含量的测定,阐明镉胁迫对籽粒苋生长生理、抗胁迫耐性、营养元素吸收分配的影响。研究结果显示,镉胁迫对籽粒苋的生长抑制作用不明显,植株生物量随着镉浓度的提高而轻微降低。随着镉处理浓度的提高,叶绿素含量下降幅度显著;蛋白质和游离氨基酸含量变化幅度不明显;钾含量无大幅变化;镉、磷、钙、镁、锌、铁、锰、铜含量变化幅度较显著。镉、钾、磷、锰的迁移系数随着镉处理浓度的提高无显著变化;钙的迁移系数呈上升趋势;镁、锌、铁、铜的迁移系数均呈下降趋势。这些结果表明：镉胁迫降低籽粒苋叶绿素含量,抑制植株光合作用,继而抑制了植株的生长,但其程度不明显;镉胁迫条件启动活性氧防御机制;引起植株体内部分养分代谢紊乱。结论：低浓度镉处理条件下,籽粒苋受镉离子影响,抗氧化能力下降。在高浓度镉处理条件下,籽粒苋调节了营养元素的吸收和分配,启动了一系列活性氧防御机制,提高了抗胁迫能力。     

O3浓度升高对不同生长期冬小麦叶片抗氧化系统的影响

由于人口的快速增长,人类活动导致近地层O3浓度不断提高,O3浓度升高将对植物、动物和人体健康产生极大的危害.采用开顶式气室(OTC)原位实验方法,研究O3浓度升高对不同生长期冬小麦叶片抗氧化系统的影响,进而分析O3对植物的伤害机制.结果表明,O3浓度升高可导致冬小麦拔节期和抽穗期叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶...     

铈对酸雨和镉双重胁迫下小麦生理指标的影响

以小麦永良4号(Triticum aestivum)为材料,通过营养液水培实验,研究了在酸雨和镉的双重胁迫下,铈对小麦幼苗叶片内丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、硝酸还原酶(NR)活性的影响.实验结果显示:pH2.0+10 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+50 mg·L~(-1) Cd~(2+)、pH2.0+200 mg·L~(-1) Cd~(2+)三种处理都可明显增加MDA含量,提高SOD活性,降低NR活性,双重胁迫的抑制作用明显,且随着Cd~(2+)的质量浓度增加,抑制程度加重;叶面喷施40 mg·L~(-1)的铈预处理后,MIDA含量下降,SOD活性降低,NR活性上升,显示叶面喷施适当质量浓度铈可以有效降低小麦体内氧自由基含量,减轻膜系统的损伤,提高小麦对氮肥的利用能力,缓解镉和酸雨双重胁迫对小麦幼苗生长与代谢的损伤.数据还显示:适当铈对三个测定指标的修复作用不同,表现为SOD>MDA>NR.     

臭氧污染胁迫下植物的抗氧化系统调节机制

工业和农业的快速发展导致近地层O3浓度不断提高,这对陆地生态系统的动物、植物、微生物和人类健康造成伤害。O3对植物的影响尤其是对农作物的影响将关系到世界粮食的安全生产。O3污染胁迫可诱导植物产生活性氧物质,破坏植物的膜系统,影响植物的光合作用等正常生理功能。植物在自然适应过程中,可形成一套抗氧化机制来缓解O3胁迫伤害。综述了国内外近年来有关O3胁迫下植物抗氧化系统调节机制的研究进展,包括植物通过调节体内的抗氧化酶活性和非酶类物质含量来缓解O3对植物伤害的机制。O3污染胁迫下植物可调节其叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)等抗氧化酶的活性。抗坏血酸(AsA)、类胡萝卜素(Car)和谷胱甘肽(GSH)等非酶类物质在清除O3胁迫产生活性氧方面具有重要的作用。另外,根据目前的研究进展,提出了一些需要继续深入探讨的问题。