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NaCl脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響.pdf

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NaCl脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響.pdf

園藝學報, 2018, 45 (1): 30 40. Acta Horticulturae Sinica 30 doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0388; http: /www. ahs. ac. cn 收稿日期 : 2017 09 22; 修回日期 : 2018 01 09 基金項目 : 國家自然科學基金項目( 31572084) ;國家現代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項資金項目( CARS-29) ;長江學者和創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃項目( IRT15R42) ;山東省公益性重點研發(fā)計劃項目( 2017GNC13112) * 通信作者 Author for correspondence( E-mail: duyuanpeng001163.com) NaCl 脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響 付晴晴,譚雅中,翟 衡,杜遠鵬*(山東農業(yè)大學園藝科學與工程學院 /作物生物學國家重點實驗室,農業(yè)部黃淮地區(qū)園藝作物生物學與種質創(chuàng)制重點實驗室,山東泰安 271018) 摘 要: 探究耐鹽性不同的葡萄株系葉片活性氧產生及其清除系統對鹽脅迫的響應,以期揭示耐鹽性較強的葡萄種間雜交 F1代株系的耐鹽機制。采用組培苗營養(yǎng)液培養(yǎng)方式,以山葡萄左山一與砧木SO4 雜交初選的耐鹽性較強的 F1代株系( A15、 A17)為試材,以 1103P 為參照品種,進行 100 mmol · L-1 NaCl 處理,測定各株系葉片的 產生速率、 H2O2含量、相對電導率、 MDA 含量和葉綠素含量以及抗氧化酶活性和抗氧化物質含量等指標,并觀察葉綠體超微結構。結果表明, 100 mmol · L-1 NaCl 脅迫下,耐鹽性較強的 A15 和 A17 能夠維持較高的 SOD、 CAT、 POD 等抗氧化酶的活性,保持 AsA-GSH 循環(huán)系統中較高的 AsA 和 GSH 含量以及 APX、 GR 等酶的活性, ROS、 MDA 產生較少,相對電導率升高幅度較小,葉綠體結構較完整,維持較高的葉綠體色素含量;而耐鹽性較弱的 1103P 體內產生大量的 ROS 和MDA,葉綠體膜結構的完整性遭到破壞,葉綠素含量下降幅度大。 關鍵詞: 葡萄;砧木;雜交株系; NaCl 脅迫;葉片;活性氧代謝 中圖分類號: S 663.1 文獻標志碼: A 文章編號: 0513-353X( 2018) 01-0030-11 Effects of Salt Stress on the Generation and Scavenging of Reactive Oxygen Species in Leaves of Grape Strains with Different Salt Tolerance FU Qingqing, TAN Yazhong, ZHAI Heng, and DU Yuanpeng*( College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University, State Key Laboratory of Crop Biology, Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops in Huanghuai Region, Ministry of Agriculture, Taian, Shandong 271018, China) Abstract: In order to study the generation and scavenging of reactive oxygen species( ROS) in leaves of grape strains with different salt tolerance under salt stress, the salt-tolerance tissue culture hybrids( A15 and A17) of Vitis amurensis Rupr. Zuoshan 1 × SO4 were used as materials to be irrigated with 100 mmol · L-1 NaCl, and tissue culture 1103P was used as negative control. production rate, H2O2content, MDA content, relative electrical conductivity, chlorophyll content, antioxidant enzyme activities and antioxidant substances were determined. The results showed that, under salt stress, SOD, CAT and POD activities, AsA and GSH content and APX and GR activities in leaves were higher in salt-tolerance 付晴晴,譚雅中,翟 衡,杜遠鵬 . NaCl 脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響 . 園藝學報, 2018, 45 (1): 30 40. 31 hybrids A15 and A17, ROS and MDA content were lower, and the increment of relative electrical conductivity was less, the structure of chloroplast was integrated, and the chloroplast content was higher;while the overproduction of ROS and MDA damaged the membrane integrity and reduced chloroplast content in 1103P. Salt-tolerance hybrids A15 and A17 remained high antioxidase activity and AsA-GSH cycle efficiency, reduced the damage of membrane caused by lipid peroxidation, maintained the structure and function integrity of chloroplast. Keywords: grape; rootstock; hybrid strain; NaCl stress; leaf; ROS metabolism 中國西北干旱、半干旱地區(qū)是葡萄發(fā)展的重要產區(qū),隨著集約化栽培面積的擴大,鹽漬化土壤對葡萄造成的生理障害問題越來越明顯,土壤的鹽漬化是制約該地區(qū)葡萄產業(yè)發(fā)展的重要問題。前人研究發(fā)現,利用耐鹽性較強的砧木品種能夠提高葡萄砧穗組合的耐鹽性( Fisarakis et al., 2001;Paranychianakis & Angelakis, 2008; Verma et al., 2010) 。但目前生產上采用的抗寒性較強的貝達砧木在該地區(qū)出現嚴重的缺鐵黃化等鹽害現象 (杜遠鵬 等, 2015) ,而 1103P 雖然比其他砧木具有較強的耐鹽性( Galet, 1991) ,但仍不能滿足生產需求,篩選出耐鹽性強的砧木是當務之急。 在鹽逆境脅迫下,葡萄葉片細胞的色素系統遭到嚴重破壞(王連君 等, 1995)而葉綠體是對鹽堿脅迫最為敏感的細胞器(朱宇旌和張勇, 2000) 。 NaCl 脅迫條件下植物體內產生大量的活性氧( reactive oxygen species, ROS) ,如 ·OH、 、 H2O2等(樊懷福 等, 2007) ,并大多集中在葉綠體和線粒體內,影響機體各項生理代謝活動的正常運行(王愛國 等, 1989) 。過量的 ROS 會使細胞膜系統發(fā)生過氧化,破壞細胞膜系統結構和功能的完整性( Salin, 1988; Amako et al., 1994; Foyer & Noctor, 2000) ,阻礙葉綠體及線粒體電子傳遞和光呼吸等途徑( Wang & Han, 2000) ,從而打破植物體內 ROS 代謝平衡。在長期進化過程中植物體內形成了一套清除逆境條件下產生的 ROS 的清除系統 ( Banerjee et al., 1999) 。 鹽逆境脅迫下, 植物不僅可以利用超氧化物歧化酶 ( superoxide dismutase,SOD) 、過氧化氫酶( catalase, CAT)和過氧化物酶( peroxidase, POD)等抗氧化酶,減輕或清除ROS 的傷害( Stewart & Bewley, 1980) ,而且抗壞血酸谷胱甘肽( AsA-GSH)循環(huán)也是植物體內ROS 清除的一條重要途徑 ( Manisha et al., 1999) , 主要有抗壞血酸過氧化物酶 ( ascorbate peroxidase,APX) 、谷胱甘肽還原酶( glutathione reductase, GR)和還原型抗壞血酸( ascorbic acid, AsA)以及還原型谷胱甘肽( reduced glutathione, GSH)等起重要作用( Bowler et al., 1992) 。 本課題組前期利用山葡萄左山一為母本,以砧木 SO4 為父本進行雜交初選出抗根瘤蚜 /抗寒群體中的 F1代株系(杜遠鵬 等, 2017) ,并進行了耐鹽性鑒定(付晴晴 等, 2017) ,篩選出的雜交 F1代株系 A15、 A17 的耐鹽性優(yōu)于常用抗鹽性較強的砧木 1103P,而各株系的耐鹽性差異機制有待進一步研究。本試驗中進一步研究 NaCl 脅迫下抗鹽葡萄株系體內 ROS 代謝的機制,以期揭示雜種砧木適應鹽脅迫的機制。 1 材料與方法 1.1 試驗材料及處理 以左山一 ( Vitis amurensis Rupr.) × SO4( V. berlandieri × V. riparia)種間雜種砧木 F1代的兩個株系 A15 和 A17 為試材,以目前生產上 1103P( V. berlandieri × V. rupestris)為參照品種。所有供試材料均為組培苗。 Fu Qingqing, Tan Yazhong, Zhai Heng, Du Yuanpeng. Effects of salt stress on the generation and scavenging of reactive oxygen species in leaves of grape strains with different salt tolerancee. 32 Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 (1): 30 40. 圖 1 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片葉綠素含量的影響 不同小寫字母表示同一處理天數不同株系間差異顯著 ( P < 0.05) 。下同。 Fig. 1 Effects of salt stress on chlorophyll content in leaves of different grape strains with different salt tolerance Different lowercase letters indicate significant differences of different strains at the same treatment day( P < 0.05) . The same below. 選取長勢一致且繼代 50 d 的組培苗,將其根上 MS 固體培養(yǎng)基洗凈后放入 30 mL MS 液體培養(yǎng)基(不含瓊脂和蔗糖)中預處理 2 d。正式處理時將組培苗放入裝有 30 mL 含 100 mmol · L-1 NaCl的 MS 液體培養(yǎng)基中,對照加入等量 MS 液體培養(yǎng)基,每天更換 1 次培養(yǎng)基,每瓶 1 棵組培苗,每個處理 20 瓶。于處理的 0、 3、 6、 9 和 12 d 取樣,測定相關指標。 葉片柵欄組織細胞葉綠體超微結構觀察試驗選取長勢一致的組培苗,洗凈培養(yǎng)基,放于 MS 液體培養(yǎng)基內預處理 2 d,之后放入裝有 30 mL 含 100 mmol · L-1 NaCl 的 MS 液體培養(yǎng)基中,對照加入等量 MS 液體培養(yǎng)基,處理 36 h 后取中部功能葉備用。 1.2 測定項目及測定方法 2017 年 1 3 月在山東農業(yè)大學本部園藝學院作物生物學重點實驗室內完成。 測定葉片葉綠素、MDA 含量以及 SOD、 CAT 活性(趙世杰 等, 2002) , 產生速率(李忠光和龔明, 2005) , H2O2含量(林植芳 等, 1988) , POD 活性(李合生, 1999) , AsA 含量( Jiang & Zhang, 2001) , GSH含量( Nagalakshmi & Prasad, 2001) , APX 和 GR 活性( Nakano & Asada, 1981) 。 葉綠體超微結構觀察:將各株系功能葉片切成 0.5 cm × 0.5 cm 左右的方塊,迅速放入 2.5%的pH 6.8 的戊二醛固定液中,在 4 條件下固定 24 h 后用 1%鋨酸固定 5 h, pH 6.8 的 0.1 mol · L-1磷酸緩沖液沖洗 5 次, 4 下每次間隔 20 min 進行,用 50%、 70%、 95%、 100%乙醇依次進行脫水后轉移至環(huán)氧丙烷內, 最后用 Epon812 包埋劑進行包埋處理, 用 1KB 超薄切片機將樣品切成 50 70 nm的薄片,經過醋酸雙氧鈾檸檬酸鉛雙重染色,在 JEM-100 型透射電鏡下進行觀察并拍照。 采用 Excel 2013 軟件處理數據和制圖,采用 DPS 軟件進行方差分析, LSD 法多重比較檢驗差異顯著性。 2 結果與分析 2.1 鹽脅迫對不同耐鹽性葡萄株系葉片葉綠素含量和葉綠體超微結構的影響 從圖 1 可以看出,隨著 NaCl 脅迫時間的推移, 1103P、 A15 和 A17 均表現降低趨勢,并且對照 1103P 的葉綠素含量始終低于株系A15 和 A17, 1103P、 A15 和 A17 的葉綠素含量在處理 12 d 后分別比處理前降低了 35.42%、28.82%和 24.91%,說明鹽脅迫后 A15 和 A17的葉綠素含量降低幅度較小,抵御鹽脅迫的能力較強。 從圖 2, A、 C、 E 可以看出鹽處理前各株系的葉綠體緊貼細胞壁排列,結構完整,形態(tài)飽滿,基粒片層平型排列,整齊有序,并且整個葉綠體膜系統結構完整。 100 mmol · L-1 NaCl脅迫處理后,對照 1103P 株系的葉綠體開始變形扭曲,形狀變圓,部分膜結構開始模糊,基粒片層變形、松散,并且與對照相比出現了更付晴晴,譚雅中,翟 衡,杜遠鵬 . NaCl 脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響 . 園藝學報, 2018, 45 (1): 30 40. 33 多的淀粉顆粒(圖 2, B) ;相比之下,耐鹽性較強的 A15 和 A17 葉綠體并未出現明顯的變形,基粒片層保持較完整的結構,但葉綠體與細胞壁已出現分離趨勢(圖 2, D、 F) 。 圖 2 耐鹽性不同葡萄株系葉片葉綠體的超微結構 CW:細胞壁; CM:葉綠體膜; T:液泡膜; GL:基粒片層; SG:淀粉顆粒; MB:多泡體。 Fig. 2 Ultrastructure of chloroplast in leaves of different grape varieties with different salt tolerance CW: Cell wall; CM: Chloroplast membrane; T: Vacuolar membrane; GL: Base grain layer; SG: Starch granules; MB: Multi-vesicle bodies. 2.2 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 產生速率和 H2O2含量的影響 逆境脅迫下, 和 H2O2是引發(fā)細胞膜脂過氧化關鍵的活性氧( ROS) ,其含量變化與細胞膜系Fu Qingqing, Tan Yazhong, Zhai Heng, Du Yuanpeng. Effects of salt stress on the generation and scavenging of reactive oxygen species in leaves of grape strains with different salt tolerancee. 34 Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 (1): 30 40. 統完整性密切相關。圖 3 顯示,耐鹽性不同的各株系隨著 NaCl 脅迫時間的延長, 產生速率均迅速升高, 1103P 在各測定時間點均高于 A15 和 A17,脅 迫 至 12 d 時 1103P 高峰值分別比 A15 和 A17高出 35.72%、 65.89%。鹽脅迫下的 H2O2含量隨著處理時間的推移呈現先升高又降低的趨勢, 1103P的 H2O2含量在各測定時間點均顯著高于 A15 和 A17,脅迫至 12 d 時 1103P、 A15 和 A17 的 H2O2含量分別是各自處理前的 4.37 倍、 3.10 倍和 2.58 倍, 1103P 的高峰值分別比 A15 和 A17 的高峰值高出 80.00%和 86.27%。 綜合分析, 1103P 的 產生速率和 H2O2含量高于耐鹽性較強的 A15 和 A17。 圖 3 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 產生速率和 H2O2含量的影響 Fig. 3 Effects of salt stress on production rate and H2O2content in leaves of different grape strains with different salt tolerance 2.3 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系 MDA 含量和葉片相對電導率的影響 由圖 4 可以看出,隨著 NaCl 脅迫時間的延長,耐鹽性不同的葡萄株系葉片的 MDA 含量和相對電導率均呈升高趨勢,但升高幅度各異。 1103P 的升高幅度較大,并且在各時間點均顯著高于 A15和 A17,脅迫至 12 d 時 1103P、 A15 和 A17 分別是處理前的 2.56 倍、 2.39 倍和 1.71 倍。鹽脅迫后各株系相對電導率均呈升高趨勢,且 1103P 的升高幅度較大,處理至 12 d 時, 1103P、 A15 和 A17分別是處理前的 3.36 倍、 2.63 倍和 2.65 倍。這說明,與對照 1103P 相比,鹽脅迫后 A15 和 A17 的膜脂過氧化程度較低,膜脂過氧化產物 MDA 的積累量較少,對膜的傷害較輕。 圖 4 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 MDA 含量和相對電導率的影響 Fig. 4 Effects of salt stress on MDA content and relative electrical conductivity in leaves of different grape strains with different salt tolerance 付晴晴,譚雅中,翟 衡,杜遠鵬 . NaCl 脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響 . 園藝學報, 2018, 45 (1): 30 40. 35 2.4 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 SOD、 CAT 和 POD 活性的影響 對照株系 1103P 的 SOD 活性在 NaCl 脅迫至 3 d 時達到最大值,比處理前升高了 52.04%,而耐鹽性較強的 A15 和 A17 株系在脅迫至 6 d 時出現峰值,分別比處理前升高了 81.15%和 45.17%,脅迫 12 d 時 A17 的 SOD 活性顯著高于 1103P 和 A15(圖 5, A) 。 1103P、 A15 和 A17 的 CAT 活性分別在脅迫至 3、 9 和 6 d 達到峰值,分別是處理前的 2.90 倍、4.42 倍和 2.06 倍,脅迫至 12 d 時 A17 活性分別是 1103P 和 A15 的 2.45 倍和 3.28 倍(圖 5, B) 。 鹽脅迫條件下, 1103P、 A15 和 A17 分別于處理的 3、 6 和 9 d 的 POD 活性升高最大,分別是處理前的 2.65 倍、 2.24 倍和 2.67 倍,而 1103P 在脅迫至 6 d 后即急劇下降, 12 d 時比處理前降低了21.09%,而 A15 和 A17 脅迫至 12 d 分別比處理前升高了 41.62%和 114.3%(圖 5, C) 。 這說明鹽脅迫下的 A17 能夠持續(xù)維持較高水平的 SOD、 CAT 和 POD 活性,其次是 A15,而以1103P 降低幅度最大。 圖 5 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 SOD、 CAT 和 POD 活性的影響 Fig. 5 Effects of salt stress on SOD, CAT and POD activities in leaves of different grape strains with different salt tolerance 2.5 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 AsA-GSH 循環(huán)的影響 2.5.1 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片AsA和GSH含量的影響 AsA 是植物組織細胞葉綠體和細胞質中的抗氧化物質,它可以直接與 O21、 和 H2O2等 ROS反應; GSH 是植物體內代謝和氧化脅迫產生的過氧化物的有效清除劑,可以增強植物對脅迫環(huán)境的抵抗能力。 由圖 6 可以看出, AsA 含量隨 NaCl 脅迫時間的增加, 1103P 和 A17 均在脅迫至 9 d 最高,分別比脅迫前升高了 39.14%和 79.80%,而脅迫至 12 d 分別比處理前升高 11.06%和 57.95%, A15 隨脅迫時間的推移呈升高降低又升高趨勢,脅迫至 12 d 比處理前升高了 83.73%,說明與 1103P 相比,Fu Qingqing, Tan Yazhong, Zhai Heng, Du Yuanpeng. Effects of salt stress on the generation and scavenging of reactive oxygen species in leaves of grape strains with different salt tolerancee. 36 Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 (1): 30 40. 鹽脅迫后的 A15 和 A17 的 AsA 含量升高幅度較大。 GSH 含量在鹽脅迫中以 1103P 的波動幅度較大,脅迫至 12 d 比處理前降低了 9.37%,而 A15和 A17 在脅迫中普遍維持較高水平,脅迫至 12 d 分別比處理前升高了 24.22%和 19.86%。 圖 6 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 AsA 和 GSH 含量的影響 Fig. 6 Effects of salt stress on AsA and GSH contents in leaves of different grape strains with different salt tolerance 2.5.2 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片APX和GR活性的影響 APX和 GR等都是 AsA-GSH循環(huán)系統中的關鍵酶。 圖 7顯示, 100 mmol · L-1NaCl脅迫中的 1103P的 APX 活性變化幅度較大,脅迫至 12 d 比處理前降低了 82.36%,而 A15 和 A17 鹽處理 12 d 分別比處理前升高了 29.50%和 2.51%。 A15 和 A17 的 GR 活性在各處理時間均顯著高于 1103P, 1103P、 A15 和 A17 的 GR 活性均在鹽脅迫 6 d 達到峰值,分別比處理前升高了 167.45%、 196.68%和 270.46%,脅迫至 12 d 的 1103P 和A15 的 GR 活性比處理前降低了 29.50%和 20.91%,而 A17 比處理前升高了 23.20%。 圖 7 鹽脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片 APX 和 GR 活性的影響 Fig. 7 Effects of salt stress on APX and GR activities in leaves of different grape strains 3 討論 本研究發(fā)現,隨著鹽脅迫天數的增加, 1103P 葉片的 O2·-產生速率、 H2O2和 MDA 含量以及相對電導率均表現較大的升高幅度,說明鹽脅迫下耐鹽性較弱的 1103P 的 ROS 迅速增加,細胞膜脂過付晴晴,譚雅中,翟 衡,杜遠鵬 . NaCl 脅迫對耐鹽性不同葡萄株系葉片活性氧代謝及清除系統的影響 . 園藝學報, 2018, 45 (1): 30 40. 37 氧化程度加劇,細胞內物質大量外滲,膜的穩(wěn)定性下降,造成葉綠體色素降低幅度較大,葉綠體結構松散變形,基粒片層模糊不清,失去完整的膜結構。 A15 和 A17 對應各指標的升高幅度較小,能夠更好地保持細胞膜系統的完整性,維持較高的葉片葉綠素含量,維持膜結構的穩(wěn)定,維持基粒片層清晰并整齊排列,進而維持光系統補光色素復合體中的天線色素比例,更有效地捕獲光能(秦玲 等, 2012) 。 維持膜系統的完整性是植物抗鹽的關鍵,在長期的進化過程中,植物也相應形成了酶促和非酶促兩大活性氧清除系統。其中, SOD、 CAT 和 POD 等是植物體內 ROS 代謝的重要酶類,可在一定程度上減緩或抵御逆境對植物的傷害( Liang et al., 2003) 。 SOD 是 ROS 清除的第一道防線,可以催化 發(fā)生歧化反應生成 H2O2和 O2( Apen & Hirt, 2004) , CAT 和 POD 在清除 H2O2過程中發(fā)揮重要作用。 Mittova 等( 2002)報道,與栽培番茄相比,野生番茄的耐鹽性與 SOD、 POD 等活性的提高有關;本試驗中發(fā)現,鹽脅迫下隨 ROS 的增加,葉片中 SOD、 CAT、 POD 等酶的活性均呈先升高又降低的趨勢,說明鹽脅迫下植株體內的抗氧化能力增強,以及時清除過量的 ROS,降低對細胞膜系統的傷害; 1103P 在鹽脅迫下的抗氧化酶活性增加迅速,但隨后的降低幅度也較大,而耐鹽性較強的 A15 和 A17 在鹽脅迫下能夠長時間維持較高的酶活性。此外, AsA-GSH 循環(huán)系統是植物在逆境脅迫下清除 ROS 和自由基的重要機構( Bowler et al., 1992) 。 AsA-GSH 循環(huán)中參與抗氧化的重要組成酶和抗氧化物質主要有 APX、 GR、 AsA 和 GSH 等。 AsA 在 APX 的催化作用下與 H2O2發(fā)生反應, H2O2能夠接受還原型輔酶( nicotinamide adenine dinucleotide phosphate, NADPH)的電子被還原成 H2O,從而清除逆境脅迫下 H2O2產生的毒性( Smirnoff & Wheeler, 2000) ;植物細胞內 GSH 含量是評價 AsA-GSH 循環(huán)運行速率高低的重要因素之一,較高的 GSH 含量可增強膜蛋白結構的穩(wěn)定性, GSH 除參與 AsA-GSH 循環(huán)外還可直接參與自由基的清除,并由還原態(tài)轉變成氧化型谷胱甘肽( oxidized glutathione, GSSG) , GR 是維持 AsA-GSH 循環(huán)有效運行的關鍵酶,其能利用 NADPH 的電子將 GSSG 還原成 GSH,使細胞內 GSH 庫維持在還原狀態(tài)( Smirnoff & Wheeler,2000; Jin et al., 2003) ,因此, AsA 和 GSH 含量以及 APX 和 GR 活性等被眾多學者認為是植物機體抗氧化能力的重要標志,能夠有效清除植物體內逆境脅迫下積累的 ROS 和自由基,有利于提高植物的抗鹽性。 Vaidy Anathan 等( 2003)的研究表明,在 NaCl 脅迫下耐鹽水稻品種比鹽敏感品種具有較高的 AsA 和 GSH 等抗氧化物質的含量,維持較高的抗氧化酶活性。 Foyer 等( 1983)發(fā)現菠菜葉片中 30% 40%的 AsA 定位于葉綠體中,因此推測植物葉片葉綠體內可能有較多的 AsA 積累。AsA 的一個重要功能是清除光合作用及光呼吸中產生的 ROS,保護葉綠體免受氧化損傷( Noctor & Foyer, 1998) 。 NaCl 脅迫下的 1103P 和 A17 的 AsA 含量呈先升高又降低的趨勢, A15 表現升高、降低又升高的趨勢,說明脅迫下 AsA 的升高是葡萄株系的鹽應激反應,而后大量的 AsA 被用來清除 NaCl 脅迫及光呼吸產生的 ROS, 進而保護葉綠體免受氧化損傷, 導致 AsA 含量降低 (呂新民 等,2016) 。鹽脅迫后 1103P 葉片中的 GSH 含量降低明顯,這可能是由于鹽脅迫下 GSH 再生不足或AsA-GSH 合成受阻所致( Amor et al., 2006) ;耐鹽性較強的 A15 和 A17 的 GSH 在鹽脅迫后出現先升高又降低的趨勢,說明耐鹽性較強的葡萄種間 F1代株系在鹽脅迫下的 GSH 的合成有利于增強其抗逆性,但隨脅迫時間的延長,細胞內大量的 GSH 用于各種解毒過程而使其含量降低(馬進 等,2015) 。 在逆境脅迫下, APX 參與 AsA 清除 H2O2的過程, 因此其活性也標志著 H2O2清除的能力 ( Foyer & Halliwell, 1976) 。劉建新等( 2010)在黑麥草幼苗上的研究發(fā)現, NaCl 脅迫期間的 APX 活性均顯著高于對照;呂新民等( 2016)的研究發(fā)現, NaCl 脅迫下的酸棗幼苗葉片中的 APX 活性呈下降趨勢;在 NaCl 脅迫下,耐鹽性較強的葡萄株系 A15 和 A17 的 APX 呈現先下降又升高的趨勢,這Fu Qingqing, Tan Yazhong, Zhai Heng, Du Yuanpeng. Effects of salt stress on the generation and scavenging of reactive oxygen species in leaves of grape strains with different salt tolerancee. 38 Acta Horticulturae Sinica, 2018, 45 (1): 30 40. 與馬進等( 2015)在紫花苜蓿上的研究結果一致。 GR 是活性氧清除系統中的限速酶,前人研究認為,抗逆性強的植株往往能維持較高 GR 活性( Sekmen et al., 2007; Aghaei et al., 2009) 。本研究中, A15 和 A17 在鹽脅迫下一直維持較高的 GR 活性, 可以表明, 耐鹽性較強的 A15 和 A17 將 GSSG轉化為 GSH 的能力強,具有較強的 H2O2清除能力。 4 結論 在 100 mmol · L-1 NaCl 脅迫下,耐鹽性強的葡萄種間雜交 F1代株系 A15 和 A17 能夠保持較高的 SOD、 CAT 和 POD 等抗氧化酶的活性,以及維持 AsA-GSH 循環(huán)系統的高效運行,進而更有效地清除過量的 ROS,抑制膜脂過氧化傷害,維持膜結構和功能的完整性,保證葉片生理功能的正常運行;而耐鹽性相對弱的 1103P 的 ROS 清除能力較差,造成大量的 ROS 的積累,加劇了膜脂過氧化程度,破壞了葉片葉綠體的結構和功能。 References Aghaei K, Ehsanpour A A, Komatsu S. 2009. Potato responds to salt stress by increased activity of antioxidant enzymes. Journal of Integrative Plant Biology, 51 (12): 1095 1103. Amako K, Chen G X, Asada K. 1994. Separate assays specific for ascorbate peroxidase and guaiacol peroxidase and for the chloroplastic and cytosolic isozymes of ascorbate peroxidase in plants. Plant Cell Physiology, 35 (3): 497 504. Amor N B, Jimenez A, Lundqvist M, Sevilla F, Abdelly C. 2006. Response of antioxidant systems to NaCl stress in the halophyte Cakile maritima. Physiol Plant, 126 (3): 446 457. Apen K, Hirt H. 2004. Reactive oxygen species: metaboli

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