植物线粒体中活性氧的产生及其抗氧化系统

线粒体是活性氧（reactive oxygen species,ROS）产生的主要器官之一,而ROS在植物的生长发育和胁迫响应中具有重要作用。一方面ROS作为信号分子介导植物对各种外界刺激产生胁迫响应,另一方面作为强氧化剂攻击植物体内的细胞膜或大分子物质。为了维持线粒体内ROS的动态平衡,严格控制其产生是必要的。该文综述了植物线粒体中活性氧的产生机制和途径,以及线粒体对活性氧的防御系统,包括氧化前防御和氧化后防御机制,为今后该领域的研究奠定基础。      

应用RACE法分离和克隆猪GPX2基因研究

谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）在其活性中心含1个硒代半胱氨酸残基（selenocysteine,Sec）,Sec是由密码子UGA编码,而UGA在生物系统中是一个终止信号,其识别需要特殊的机制。GPX2是谷胱甘肽过氧化物酶家族重要的一员,具有组织特异性,主要分布在动物胃肠道,被认为在胃肠道抗氧化防御系统中起重要作用,并可能在防御结肠癌中起一定作用。该研究根据GenBank已经报道的人、大鼠、小鼠、牛、狗GPX2 mRNA序列同源性比对分析,     

甲胺磷胁迫下小白菜细胞抗氧化能力的研究

以0.5g.m-2的甲胺磷喷洒小白菜后,测定7d内其体内超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、过氧化氢酶(cata-lase,CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GPX)的活性及小分子抗氧化物质谷胱甘肽(glutathione,GSH)和系统总抗氧化能力的变化规律,为食品卫生检验提供参考标准。结果表明:喷药后2～6d小白菜中SOD、CAT、GSH都高于对照;GPX的活性在2～3d低于对照,随后趋于稳态;总抗氧化能力与对照相比基本处于稳定状态;第7d各指标都又还原到与对照接近。说明甲胺磷胁迫下小白菜体内产生了氧自由基,进而诱导细胞内防御活性氧自由基毒害的物质产生,5～6d后机体恢复正常。     

SO_2对小白菜含硫抗氧化物水平的影响

以小白菜为材料,研究二氧化硫(SO_2)暴露对幼苗的影响及植株含硫抗氧化物的响应特征。结果表明,30 mg/m~3的SO_2暴露6~48 h期间,小白菜叶片中过氧化氢含量显著增加;暴露6~36 h期间,叶组织中谷胱甘肽含量增加,谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、谷胱甘肽硫转移酶(GST)活性提高;SO_2暴露48 h时,叶片中GST,GPX活性呈下降趋势,丙二醛含量显著增加。研究表明,采用的SO_2暴露条件对小白菜幼苗产生了氧化胁迫,能够诱导叶组织中含硫抗氧化物质水平提高,增强细胞还原能力;SO_2暴露时间延长使组织中活性氧积累,使抗氧化酶活性降低,膜脂过氧化产物水平升高,产生氧化损伤。     

应用RACE法分离和克隆猪GPX2基因研究

谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)在其活性中心含1个硒代半胱氨酸残基(selenocysteine,Sec),Sec是由密码子UGA编码,而UGA在生物系统中是一个终止信号,其识别需要特殊的机制。GPX2是谷胱甘肽过氧化物酶家族重要的一员,具有组织特异性,主要分布在动物胃肠道,被认为在胃肠道抗氧化防御系统     

日本落叶松谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）酶学特性与抗逆性研究

【目的】植物谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)是酶促活性氧清除机制中的关键酶之一，对日本落叶松GPX开展酶学特性与抗逆性研究，可以补充和完善林木改良基因资源，也为探究谷胱甘肽过氧化物酶抗逆的分子机制提供理论依据。【方法】本研究以日本落叶松茎部组织为材料克隆谷胱甘肽过氧化物酶基因，进行生物信息学分析和亚细胞定位研究。诱导、纯化目的蛋白进行体外酶学活性测定，通过点斑试验、生长曲线试验验证GPX抗逆性。【结果】从日本落叶松茎中克隆得到了2个GPX基因，分别命名为LkGPX2、LkGPX3，二者都含有完整的特征保守基序。构建系统进化树发现，LkGPXs和具有抗逆功能的PmGPX与PeGPX聚为一支。亚细胞定位显示，LkGPX2和LkGPX3蛋白在细胞核和细胞质中均有表达。以硫氧还蛋白(Trx)为电子供体进行体外酶学活性测定，LkGPX2与LkGPX3对过氧化氢(H₂O₂)、过氧化氢叔丁醇(t-BHP)和有机氢过氧化物(Cum-OOH)都具有催化活性，LkGPX2对于3种底物的催化活性分别为(0.402±0.037)、(0.424±0.018)、(0.425...     

奶牛胎衣不下与血浆GPX、CAT活性的相关研究

为了阐明奶牛分娩前抗氧化系统变化规律与胎衣不下的关系,以荷斯坦奶牛为研究对象,筛选165头妊娠期各项指标正常的奶牛,于分娩前1周静脉采血及测定血浆中谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）、过氧化氢酶（CAT）含量,并按照胎衣不下的标准（产后胎衣12h内不能正常排出）进行分组对比分析。结果表明：筛选的165头奶牛有19头在产后表现为胎衣不下,发病率为11.5%;胎衣不下奶牛血浆GPX活性（104.00±80.19U/mL）显著低于正常奶牛（134.82±71.34U/mL,P〈0.05）,CAT活性（1.44±1.08U/mL）也低于正常奶牛（1.63±1.74U/mL,P〉0.05）。说明奶牛血浆中GPX、CAT活性与产后胎衣不下存在必然联系。     

PEG处理对种子线粒体中抗坏血酸—谷胱甘肽循环的影响

选用对吸胀冷害敏感的大豆品种[Glycine max（L.）Merr.]中黄22为试材,PEG引发处理不同时间,于恒温培养箱培养48h后提取种子子叶中的线粒体,不连续蔗糖梯度离心纯化后,测定线粒体中抗氧化酶和抗氧化剂的变化情况。结果表明：PEG引发处理后大豆种子发芽指数、活力指数均提高,种子线粒体中超氧化物歧化酶（superoxide dismutase SOD）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase APX）、谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase GR）、单脱氢抗坏血酸还原酶（monodehydroascorbate reductase MDHAR）和脱氢抗坏血酸还原酶（dehydroascorbate reductase DHAR）的活性均提高,还原型抗坏血酸（ascorbate ASC）/脱氢抗坏血酸（dehydroascorbate DHA）和还原型谷胱甘肽（glutathione GSH）/氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione GSSG）值增加。说明PEG引发处理增强了种子活力,提高了大豆种子抗吸胀冷害的能力。     

灵芝草提取物的体内抗氧化活性研究

[目的]研究灵芝草提取物的体内抗氧化活性.[方法]以灵芝草提取物为原料,选用生理盐水为载体,Vc,下标作阳性对照,分别对小白鼠灌胃不同剂量的灵芝草提取物;30 d后,测定小白鼠的血清、肝脏及心脏中总抗氧化力（T-AOC）、谷胱甘肽（GSH）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化酶（GSH-Px）的活力及丙二醛（MDA）和羟自由基含量,评价其体内抗氧化能力.[结果]灵芝草提取物可以显著提高小白鼠血清、肝脏及心脏中的总抗氧化力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化酶（GSH-Px）和谷胱甘肽（GSH）.在20 ～ 500 kDa和10 ～ 20 kDa区间的提取物抗氧化效果最好.[结论]灵芝草具有一定的体内抗氧化作用.     

不同毒物对猪肝线粒体抗氧化酶同工酶的影响

采用不同毒物联苯胺、六氯苯、甲基苯丙胺对猪肝线粒体进行体外染毒 ,所获得的抗氧化酶 (谷胱甘肽过氧化物酶GSH -Pox和超氧化物歧化酶SOD)同工酶在不同时间段处理过程中呈现出激活→减弱→抑制的变化趋势。结果表明 ,毒性作用可能为一种自由基机制 ,随着毒物作用时间的进一步延长 ,线粒体内活性氧自由基迅速增加 ,破坏了GSH -Pox和SOD的抗氧化活性 ,而导致其活力下降或丧失。     

酒精阳性乳患牛颈、乳静脉自由基代谢的特点

为探讨酒精阳性乳的发病机理,尤其是患牛的乳腺代谢情况,首次对患牛颈静脉与乳静脉血进行比较。结果表明：与正常牛颈静脉比较,乳静脉血清中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）活性显著降低,丙二醛（MDA）、活性氧（ROS）含量显著升高,总抗氧化能力（T-AOC）降低但差异不显著;与阳性牛颈静脉比较,乳静脉血清中SOD、GSH-Px活性极显著降低,MDA、ROS含量极显著升高,T—AOC极显著下降。综合分析,乳腺组织本身抗氧化能力较差,但机体的保护性代偿能有效维持乳腺分泌细胞的正常分泌;而阳性牛乳腺组织产生了过多的氧自由基,总抗氧化能力下降,抗氧化系统已不能有效地清除活性氧及代谢产物,以至于过多的氧自由基对乳腺上皮分泌细胞细胞膜造成了严重损伤,从而引起乳腺细胞分泌异常乳。     

镉对谷子幼苗的毒性作用

为研究镉对谷子幼苗的毒性作用,以谷子长农44号为材料,采用50,200μmol/L Cd溶液水培幼苗,8 d后检测植株生长状况及氧化/抗氧化指标。结果表明,Cd胁迫后谷子幼苗根长和地上部分鲜质量显著降低,植株叶缘发黄,叶尖干枯;地上组织中O2-·生成速率提高,H2O2和MDA含量显著升高,过氧化物酶活性显著升高,过氧化氢酶活性略有升高,谷胱甘肽和半胱氨酸含量显著增加,超氧化物歧化酶、谷胱甘肽硫转移酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性无明显改变。一定浓度的Cd胁迫可诱导谷子幼苗中活性氧水平升高,抑制植株生长发育,诱导植物抗氧化系统应答,即抗氧化分子合成增加、抗氧化酶系统激活,以提高谷子幼苗的Cd耐受性。     

绵羊附睾GPX5的抗氧化功能研究

【目的】利用体外培养的绵羊附睾上皮细胞（EECs）探究谷胱甘肽过氧化物酶5（GPX5）的抗氧化功能。【方法】体外分离培养并鉴定绵羊EECs后备用。筛选合成3条GPX5的siRNA序列（siRNA-N.1、siRNA-N.2、siRNA-N.3）,同时随机设计一段不与GPX5重合的扰码（scramble）序列（siRNA-NC）,采用瞬时转染法转染EECs,以正常的EECs为对照（CK）,于转染34 h后取样,从mRNA和蛋白水平检测GPX5的干扰效果。采用CCK-8法检测GPX5干扰组、siRNA-NC组和CK组EECs的增殖能力,采用DCFH-DA探针法检测其活性氧（ROS）水平,采用TBA法检测其丙二醛（MDA）水平,采用免疫荧光法检测其8 羟基脱氧鸟苷（8-OHdG）水平。【结果】分离培养的细胞可与角蛋白18（CK18）特异性抗体反应,表明细胞为EECs,可用于后续试验。siRNA-N.3（即siRNA-GPX5）对EECs GPX5mRNA和蛋白表达的干扰效果最优,可用于后续试验。随着过氧化氢（H₂O₂）处理浓度的增加,与CK组相比,siRNA-GPX5组EECs的增殖能力持续下降。与CK组相比,siRNA-GPX5组EECs中的ROS和MDA水平分别极显著（P＜0.01）和显著（P＜0.05）升高,8-OHdG水平明显上升。【结论】GPX5可以有效保护绵羊EECs,使其免受脂质过氧化损伤及DNA氧化损伤。     

水分胁迫与活性氧代谢

水分胁迫使植物细胞产生大量的活性氧，而植物体内的酶促和非酶促清除系统不能及时地将其清除，使活性氧的产生能力大于清除能力，从而使体内的活性氧代谢失调，对植物造成伤害。文中综述了水分胁迫下活性氧代谢：（1）水分胁迫会通过多条途径来增加活性氧自由基的产生，从而造成对植物的伤害；（2）活性氧的清除系统在活性氧自由基的清除中发挥着重要的作用，水分胁迫对各种保护酶的影响是不同的；（3）活性氧代谢与植物的抗旱能力有着密切的关系，它们可以作为抗旱性品种鉴定和选育的参考指标。文中还就活性氧代谢的进一步研究提出了建议。     

白菜谷胱甘肽过氧化物酶基因GPX的鉴定与分析

为研究白菜谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione peroxidase,GPX）基因的生物学特征,从白菜全基因组数据库中筛选了10个GPX基因。基于公开的白菜转录组测序数据,分析了GPX基因在胚胎发育和器官中的表达情况,并且通过生物信息学手段对这10个GPX基因进行基因定位、启动子分析、基因结构、系统树构建和基因表达等研究。结果表明,BrGPX5基因的编码区中有6个内含子,其余基因均只有5个内含子,说明BrGPX5基因在进化过程中获得了一个内含子,导致氨基酸分子量增加;另外,每个GPX基因的启动子区都有2个及以上的E\|box元件。     

UV-B辐射增强对水稻叶片抗氧化系统的影响

在UV－B辐射增强条件下，研究了3个不同类型水稻品种抗氧化系统的变化。结果表明，UV－B辐射胁迫使水稻叶片抗氧化物酶超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性先升后降，抗坏血酸过氧化物酶（ASP）活性下降，过氧化物酶（POD）活性上升；抗氧化物质类胡萝卜素含量下降，还原型谷胱甘肽（GSH）含量提高，而还原型抗坏血酸（ASA）含量除新株型稻在处理后期有所降低外，其它两个供试品种汕优63和南川在处理期间均增加；叶片活性氧化氧化氢（H2O2）累积，膜脂过氧化加剧，丙二醛（MDA）相对含量增加。3个供试品种的抗氧化系统变化幅度存在差异，这可能与其适应性不同有关。     

热激对冷胁迫下玉米幼苗质膜透性和抗氧化酶活性的影响

以玉米幼苗为材料,研究热激对玉米幼苗在冷胁迫过程中的存活率、质膜透性、抗氧化酶活性的影响。结果表明,热激处理提高了玉米幼苗在冷胁迫中的存活率。表明热激能提高玉米幼苗的抗冷性。同时热激也提高了冷胁迫过程中的抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽还原酶（GR）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸专一性过氧化物酶（APX）、愈创木酚过氧化物酶（GPX）的活性,而降低冷胁迫过程中的质膜透性。表明热激通过抗氧化酶的抗氧化作用保护细胞免受破坏或破坏程度受到削弱,从而提高植物抗冷性。     

外源性L-抗坏血酸对斑玉蕈子实体发育过程中氧化还原体系的影响

[目的]在不同培养时期的斑玉蕈菌丝中添加外源L-抗坏血酸,探究外源L-抗坏血酸对斑玉蕈产量和子实体发育阶段的氧化还原体系(抗氧化物质、活性氧和抗氧化酶)的影响。[方法]以工厂化生产的斑玉蕈菌株作为研究材料,将培养时间为40和120 d的菌丝搔菌后,处理组分别添加15 mL 400 mg·L~(-1)L-抗坏血酸(AsA)。空白对照组则添加15 mL蒸馏水。测量斑玉蕈子实体的产量和斑玉蕈恢复期(H-M)、转色期(H-V)、原基期(H-P)和成熟子实体期(H-F)的抗氧化物质、活性氧含量,分析抗氧化相关酶活性的变化规律。[结果]培养40 d时,外源添加400 mg·L~(-1) AsA处理组斑玉蕈产量为每瓶104.01 g,比对照组增加10%;培养120 d时,处理组斑玉蕈产量为每瓶278.49 g,比对照组增加5%。外源添加AsA能调控斑玉蕈内源AsA和还原型谷胱甘肽(GSH)含量,培养40 d H-V的内源AsA和GSH含量与120 d的H-M内源AsA和GSH含量均显著提高;培养120 d氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量比40 d高。培养120 d菌丝中丙二醛和活性氧含量比40 d高。外源添加的AsA在调控40和120 d的作用时期也不一致,其对40 d的子实体在发育后期(H-P和H-F)作用显著,而对120 d的子实体则在发育早期(H-M和H-V)作用显著;其对抗氧化酶的作用时期和活性变化也不同,其中谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性差异最大,即在40 d GPX活性呈逐渐上升趋势,在120 d GPX活性呈逐渐下降趋势。[结论]外源添加AsA能调控斑玉蕈内源AsA的分泌规律,提高抗氧化酶活性,减少活性氧累积和脂质过氧化,从而增加子实体产量。     

ABA在植物细胞抗氧化防护过程中的作用

水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制作物产量的重要环境因子,植物激素脱落酸（ABA）在调节植物对水分胁迫响应的过程中起重要作用。ABA不仅可以通过诱导气孔关闭来调节植物水分代谢,而且可以通过诱导脱水耐性蛋白的表达来增强植株对水分胁迫的抗性。越来越多的证据表明,ABA增强水分胁迫耐性的作用与其诱导的抗氧化防护系统有关。本文综述了ABA诱导活性氧产生、抗氧化防护酶基因表达、抗氧化防护酶活性增强方面的新进展,进一步分析了NADPH氧化酶、激酶磷酸化反应、Ca^2＋与活性氧之间的“交谈”在ABA诱导的抗氧化防护反应中的作用,认为：ABA诱导的抗氧化作用在植物细胞内的信号转导途径是网络,而不是直线通路,蛋白激酶磷酸化反应是H2O2传递信号的主要方式。     

植物细胞活性氧及其胞内信号转导

研究表明,活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)有很高的生物学活性,高浓度的活性氧是毒性分子,可以引起细胞内大分子的氧化损伤;低浓度的活性氧则作为普遍存在的信号分子起作用,ROS能诱导细胞防御基因的表达和引起适应性反应。