植物水分胁迫与活性氧保护酶研究进展

水分胁迫对植物活性氧酶促保护系统有着广泛的影响，不同的植物在不同的生育期其抗氧化胁迫的生理响应存在较大差异。介绍了该保护系统的主要组成及其在不同水分胁迫条件下的响应，并对今后进一步研究做出展望。     

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。     

土壤水分胁迫与水稻活性氧代谢

以杂交稻，粳稻，旱稻品种为材料，研究在水分胁迫条件下稻体内超氧化物歧化酶，过氧化氢酶，脂质过氧化的活性及叶绿素含量等变化。结果表明，不同类型水稻品种受水分胁迫后，超氧化物歧化酶，过氧化氢酶活性增强，脂质过氧化提高。     

水分胁迫对枇杷叶片活性氧代谢的影响

水分胁迫使枇杷（解放钟及长红３号品种）叶片水势和叶片相对含水量（ＲＷＣ）下降,引起叶片Ｏ＾－２产生速率增大,启动膜脂过氧化,从而导致细胞伤害。水分胁迫下,枇杷叶片ＳＤＯ,ＰＯＤ活性均增加,而ＣＡＴ活性和ＧＳＨ,ＡｓＡ含量则品种间差异明显。解放钟ＣＡＴ轻度胁迫时活性增加,中度及严重胁迫下活性比对照显著降低,而长红３号则保持比对照高的水平;水分胁迫下,解放钟叶片ＧＳＨ,ＡｓＡ含量均明显降低,而长红３号     

水分胁迫对草莓膜保护系统的影响

以达赛莱克特、土特拉、卡图诺3个草莓品种为材料,在轻度水分胁迫下3个品种的MDA增幅不大、O2^-产生速率较慢、RMP也无明显变化、膜保护系统的酶活性均有一定程度加强.在中度和严重胁迫下,除达赛莱克特CAT外,SOD,POD,CAT等酶活性迅速下降,导致活性氧产生和清除的平衡失调,O2^-的积累迅速增加,膜脂过氧化作用加强,MDA含量升高,从而降低膜的稳定性,最终导致膜伤害,RMP增加.这是水分胁迫下造成草莓伤害的主要原因.卡图诺的受害程度最重,土特拉次之,达赛莱克特最轻.     

水分胁迫对枇杷叶片活性氧代谢的影响

水分胁迫使枇杷（解放钟及长红3号品种）叶片水势（ψL）和叶片相对含水量（RWC）下降,引起叶片O－2产生速率增大,启动膜脂过氧化,从而导致细胞伤害．水分胁迫下,枇杷叶片SOD、POD活性均增加,而CAT活性和GSH、AsA含量则品种间差异明显．解放钟CAT轻度胁迫时活性增加,中度及严重胁迫下活性比对照显著降低,而长红3号则保持比对照高的水平;水分胁迫下,解放钟叶片GSH、AsA含量均明显降低,而长红3号则在轻度及中度胁迫下明显增加,严重胁迫时GSH含量显著降低,AsA含量仍比对照略高．     

水分胁迫对草莓膜保护系统的影响

以达赛莱克特、土特拉、卡图诺3个草莓品种为材料,在轻度水分胁迫下3个品种的MDA增幅不大、O2-产生速率较慢、RMP也无明显变化、膜保护系统的酶活性均有一定程度加强.在中度和严重胁迫下,除达赛莱克特CAT外,SOD,POD,CAT等酶活性迅速下降,导致活性氧产生和清除的平衡失调,O2-的积累迅速增加,膜脂过氧化作用加强,MDA含量升高,从而降低膜的稳定性,最终导致膜伤害,RMP增加.这是水分胁迫下造成草莓伤害的主要原因.卡图诺的受害程度最重,土特拉次之,达赛莱克特最轻.     

NaCl胁迫对枸杞幼苗活性氧的产生和保护酶活性的影响

在不同盐浓度下,对枸杞幼苗叶片中的H2O2含量、O·-2产生速率及保护酶超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性进行了测定.结果表明随着盐浓度的升高,H2O2含量和O·-2产生速率呈上升趋势;保护酶SOD、CAT活性在盐浓度0.3%时与对照相比升高,随后下降,但其活性始终高于对照;随着胁迫时间的延长,H2O2含量和O·-2产生速率出现先升后降的趋势,保护酶POD活性呈现逐渐升高的趋势,SOD和CAT活性下降.由此说明,保护酶是通过提高酶活性来增强保护功能的,同时也说明植物体内活性氧的清除需要整个防御系统包括一些酶促和非酶促物质的共同协调作用.     

水分胁迫对水稻结实期光合特性及叶片防御酶系统的影响

在干旱棚内分别在正常供水和水分胁迫条件下研究了水稻结实期叶片光合特性及防御酶活性。结果表明,结实期水分胁迫下,水稻叶面积减小,叶面积系数下降,光合速率随叶绿素含量和气孔导度的下降而下降,蒸腾速率下降,MDA含量升高。随土壤水分胁迫加剧和时间延长,叶绿素含量及剑叶光合速率、气孔导度降速快、幅度大。抽穗后0～14d随胁迫时间的延长叶片SOD、CAT和POD3种酶活性升高,抽穗14d后3种酶活性又迅速下降。试验表明,水分胁迫加剧了水稻叶片膜脂过氧化程度,使水稻结实期叶片生理功能迅速衰退,加速了水稻叶片的衰老速度。     

植物水分胁迫与活性氧代谢

本文简述了水分胁迫对植物体内活性氧的产生与清除的影响,并就水分胁迫条件下活性氧对细胞的毒害机理以及活性氧代谢与植物抗旱性的关系进行了评述。     

Effects of Water Stress on Reactive Oxygen Species Generation and Protection System in Rice During Grain-Filling Stage

Rice is one of the main staple food crops in the world, but it may suffer serious water stress during growth period. Water stress during grain filling results in decreased grain yeild, but its mechanism generating and scavenging the active oxygen is unclear under continuance of the water stress. The experiment was carried out in growth chamber to investigate the effects of water stress on the production of superoxide free radical （O2）, hydrogen peroxide （H202）, malondialdehyde （MDA）, reduced glutathione （GSH）, ascorbic acid （AsA）, and antioxidative enzyme activities in three rice hybrids with differing drought resistant under both normal and drought conditions during grain-filling stage. The results showed that water stress aggravated the membrane lipid peroxidation in rice leaves, which was more severe in less drought resistant hybrids than that in more tolerant ones. Also O2＇ and H2O2 accumulated more rapidly in less drought resistant hybrids than that in more tolerant ones. During water stress, decreases of GSH, AsA, chlorophyll, and relative water contents in more drought resistant hybrids were obvious less than those in less tolerant ones. Activities of superoxide dismutase （SOD）, catalase （CAT） and peroxidase （POD） in/eaves increased obviously in 0-14 d after heading and subsequently decreased rapidly, and those in more drought resistant hybrids were more than those in less tolerant ones. The results showed that changes of O2, H2O2, MDA, GSH, and AsA contents and antioxidative enzyme activities correlated significantly to drought resistance of rice hybrids, and more drought resistant hybrids possessed high ant oxidation capacity.     

水分胁迫诱导平邑甜茶叶片衰老期间内肽酶与活性氧累积的关系

 在水分胁迫下,平邑甜茶叶片3种不同底物内肽酶活性的变化可分为缓升期和速升期,分别对应于叶绿素含量的缓降期和速降期。水分胁迫使平邑甜茶叶片SOD活性先升后降, ASA含量大幅度降低, O2-·、H2O2、1O2含量增高,膜脂过氧化产物 MDA含量大幅度增加,且 Chl、O2-·、H2O2、1O2、MDA上升和下降的幅度与内肽酶活性的降低均呈显著相关。表明水分胁迫下活性氧代谢失调而累积的活性氧(O2-·、H2O2、1O2)导致内肽酶活性大幅度上升。     

开花灌浆期低温对水稻籽粒蛋白质的影响

水稻作为世界主要粮食作物之一,其产量和品质直接关系到人类的生存质量与健康质量。近年来,全球气候变暖和农业生产结构调整等多方因素的影响,导致水稻生育期内出现低温冷害的可能性增大,降低了水稻的品质。本研究基于全自动人工气候室,实施自然温度日变化规律下,不同低温处理时期、低温水平和低温持续时间的水稻盆栽试验,以揭示低温胁迫对水稻蛋白质积累过程的影响。结果表明：水稻籽粒蛋白质含量随温度的降低和低温持续时间的延长而增加,并且灌浆期低温对对水稻籽粒蛋白质含量的影响大于开花期。通过分析水稻不同穗位籽粒蛋白质含量发现,低温对稻穗上部和下部籽粒的影响较大。     

孕穗期水分胁迫对水稻部分生理特性与产量补偿效应的研究（英文）

[目的]在孕穗期对水稻进行不同程度水分胁迫后复水,探讨水稻生理特性与产量补偿效应,以期为提高水稻水分利用率及其抗旱性提供依据。[方法]采用盆栽试验,对5个水稻品种在孕穗期分别设置3个不同水分胁迫处理,于复水后,每隔6 d采样分析生理指标等。[结果]随着复水天数的增加,不同水稻品种轻旱处理B叶片的水势、SPAD、净光合速率增加速度较快,可溶性糖的补偿效应大于重旱处理C;经过水分胁迫处理的水稻茎流速度均下降。对于产量构成因素,每株穗数和每株实粒数均有下降,每株粒数下降值受水分胁迫程度影响明显;除D优363外,其他品种结实率均以处理B最高;与对照处理A相比较,受水分胁迫的两个处理B、C的千粒重和单株穗重下降。[结论]水稻在孕穗期经过不同程度的水分胁迫,恢复常规管理后,受到轻度水分胁迫处理的水稻部分生理特性以及产量性状均获得较好的补偿效应。     

水分胁迫对短枝型苹果叶片活性氧清除酶类活性的影响

以短枝型新红星幼树盆栽苗为试材 ,研究了水分胁迫对短枝型苹果叶片活性氧清除酶类活性的影响。结果表明 ,不同程度水分胁迫均使叶水势下降 ,MDA含量升高 ,且叶水势与MDA含量之间呈显著负相关 ;不同程度水分胁迫前期SOD ,CAT活性均大幅度上升 ,上升幅度为重度胁迫 >中度胁迫 >轻度胁迫 ,但随着胁迫时间的延长 ,SOD ,CAT酶活性大幅度下降 ,下降幅度大小依次为重度胁迫 >中度胁迫 >轻度胁迫 ,轻度胁迫、中度胁迫SOD ,CAT活性虽下降 ,但仍高于对照水平 ,而重度胁迫则低于对照水平     

苋菜活性氧代谢对铅胁迫的响应

[目的]了解铅对植物生长的抑制作用。[方法]以苋菜品种一点红为试材,采用盆栽试验,以醋酸铅配制土壤铅含量分别为0.1、0.2、0.4、0.8和1.6 mmol/kg干土,不加铅为对照,研究铅处理对苋菜生长、铅积累和活性氧代谢的影响。[结果]播种45 d后,铅胁迫(>0.4 mmol/kg)下苋菜的生长受到明显抑制,其中根受到的抑制程度最高。铅胁迫明显增加了苋菜器官中铅的含量,并主要积累在根部。随着铅处理浓度的增加,成熟叶超氧阴离子产生速率加快,过氧化氢含量、SOD和POD活性增加,CAT和APX活性降低,氧阴离子产生速率、过氧化氢含量、MDA含量和细胞电解质渗漏增加。[结论]铅胁迫引起苋菜活性氧代谢失衡,过氧化作用加剧,导致植物生长受阻。     

水分胁迫对玉米叶片活性氧清除酶类活性的影响

用培养于不同深度聚乙二醇溶液中的玉米幼苗叶片切段研究了水分胁迫对叶片内活性氧清除酶类活性的影响，结果表明，水分胁迫引起叶绿素和蛋白质含量的迅速下降及脯氨酸水平的增加；过氧化氢酶活性开始时随胁迫时间而增强，而后下降，进一步加强胁迫时过氧化氢酶受抑程度取决于胁迫强度；水分胁迫引起叶片增强，而后下降，进一步加强胁迫时过氧化氢酶受抑程度取决于胁迫强度；水分胁迫引起叶片中超氧化物歧化酶活性迅速增强；轻度水分     

低温胁迫对核桃枝条活性氧代谢的影响

以抗寒性不同的香玲和鲁果12号核桃品种为试材,在-15、-20、-25、-30、-35℃低温梯度胁迫下,分别测定了离体枝条的质膜相对透性、MDA和H2O2含量、O2-·产生速率、SOD和CAT保护酶活性等指标,分析了低温胁迫对核桃枝条活性氧代谢的影响,结果表明:低温胁迫显著增加了核桃枝条的膜透性、O2-·产生速率、MDA和H2O2含量,但耐寒品种鲁果12号的增幅低于香玲品种;2个品种的SOD酶活性均呈现"升—降—升—降"的趋势,CAT酶活性则先升高后降低,但不同品种之间的变化幅度较大;由此可知,鲁果12号在低温胁迫期间可有效地增加保护酶活性,抑制H2O2的积累,从而降低活性氧对核桃的伤害,这可能是其抗寒性较强的重要原因之一。     

水分胁迫对水稻根系生长和部分生理特性的影响

于 1999年在盆栽条件下研究了水分胁迫对水稻根系生长和部分生理特性的影响。结果表明 :水分胁迫显著影响水稻单株次生根数、根系干重、根系吸收总面积、活跃吸收面积和根系活力 ;分蘖期干旱对根系生长发育影响较小 ,拔节后直至抽穗开花期根系对水分胁迫反应最为敏感 ;土壤水分为田间最大持水量的 70 %～ 75 %时 ,最有利于水稻根系生长发育     

水稻灌浆期间土壤含水量对根系生理活性的影响

 在可控条件下设计水稻灌浆期间灌溉稻田旱作的不同灌溉方法,形成了3种土壤含水量,观察对水稻根系生理活性的影响。结果表明,不论灌溉方式的异同(土壤含水量异同)都不能改变随水稻花后生长中心转移、籽粒逐步灌浆、稻株渐熟及其伴生的根系生理活性的下降趋势,且水稻旱作此过程更强烈。在本试验条件下水稻始穗至收获约有45d,此间增灌1次——齐穗后21d即灌即排,使土壤基本达到饱和田间持水量,对根系呼吸强度与根系伤流量下降的缓解作用十分显著,但对根系伤流液中玉米素含量的下降趋势影响甚微。增灌1次的生理效果在于延缓根系的衰老,由