非生物胁迫条件下植物H2O2的代谢及信号转导

H2O2是一种多效性分子,在植物应对非生物胁迫过程中起着重要作用。在一定的浓度范围内,H2O2作为信号分子通过参与多种信号转导途径调节相关的基因表达以及生理代谢过程,但是H2O2的过度积累会引起细胞组分的降解,导致细胞死亡。因此,维持植物体内H2O2的动态平衡十分必要。综述了非生物胁迫条件下H2O2在植物中的产生、降解及在信号传导中的作用。     

外源钙对盐胁迫下枸杞愈伤组织抗氧化酶活性的影响

以枸杞愈伤组织为材料,研究外源钙对盐胁迫下各种保护酶活性的影响.结果表明:在3种不同浓度的盐胁迫下,愈伤组织的丙二醛(MDA),过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子自由基(O2.-)都显著增加,由于自身抗氧化系统的调节,各种保护酶即超过氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性也随之增强.加入CaCl2后,O2.-、MDA和H2O2的质量摩尔浓度都有所降低,SOD、POD和CAT活性仍呈上升趋势,说明盐胁迫下外源钙可以延缓盐胁迫对膜的伤害,从而提高枸杞的耐盐性.     

冬小麦抗旱性与膜脂过氧化的关系及其氮素调控机理

为了探明干旱条件下小麦拔节期膜质过氧化物质以及保护酶系之间关系及其氮素调控机理,在大田试验条件下,测定了两个不同抗旱性小麦品种郑麦9023(水地品种,抗旱性差)和长武134(旱地品种,抗旱性强)在不同施氮量条件下拔节期叶片MDA、H2O2含量以及SOD、CAT活性的变化.结果表明,抗旱性和小麦叶片的保护酶活性和膜质伤害物质的含量密切相关,而且受氮素营养的调控.抗旱品种相对不抗旱品种具有较高的SOD和CAT活性,而MDA和H2O2较低;MDA和H2O2含量随施氮量的增加呈现先降后升的趋势,而SOD和CAT则呈相反的变化趋势.适量施用氮素对抗旱性建立的贡献主要表现在其降低了超氧阴离子的产量,从而使SOD活性降低和CAT活性提高,使得H2O2和MDA含量维持在较低水平.     

外源水杨酸对机械损伤胁迫下合作杨活性氧代谢的影响

以1年生合作杨扦插苗为材料,研究了叶面喷施水杨酸（SA）预处理对机械损伤胁迫下叶片中抗氧化酶活性、过氧化氢（H2O2）含量以及氧自由基（O2-）.产生速率的影响。研究结果表明：SA能明显促进合作杨损伤叶片中O2-.产生速率和H2O2含量的增加,并对合作杨损伤叶片中超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和过氧化物酶（POD）活性具有抑制作用。因此,SA可能是通过抑制抗氧化酶的活性,使伤害信号分子H2O2获得积累,并由H2O2传递伤害信号,诱导了合作杨的伤害防御反应。     

质膜ATP酶介导机械伤害诱导豌豆叶片的防御反应

【目的】研究质膜ATP酶(H+-ATPase)在机械胁迫诱导植物防御反应形成中的作用。【方法】通过酶活性生化测定、Western blot检测和电镜细胞化学观测方法,研究机械伤害对豌豆幼苗质膜H+-ATPase活性的影响;同时结合药理学实验,进一步探讨了质膜H+-ATPase与活性氧积累在伤害防御反应中的关系。【结果】机械胁迫能诱导质膜H+-ATPase活性提高,但并未改变该酶蛋白含量;抑制质膜H+-ATPase活性,伤诱导的H2O2累积和苯丙氨酸解氨酶活性提高随之被抑制,活性氧清除剂处理对伤诱导质膜H+-ATPase活性提高没有影响。【结论】质膜H+-ATPase参与机械胁迫诱导防御反应相关的信号传递,该酶可能作用于活性氧信号上游,并通过蛋白磷酸化调节来诱导下游防御反应形成。     

水分胁迫下多枝柽柳体内活性氧与保护酶的关系

以多枝柽柳两年生同化枝条作为研究材料,采用常规自然干旱方式,在水分胁迫后第2,6,10,14,18天取样,分别测定柽柳同化枝内活性氧H2O2,O2-.含量,保护酶SOD,POD,CAT活性的变化及膜脂过氧化产物MDA的含量和质膜伤害度。结果表明:柽柳同化枝内H2O2和O2-.含量在水分胁迫第2天到第14天之间呈上升趋势,在第14天到第18天H2O2和O2-.含量下降,且O2-.含量在第18天与对照相近;SOD,POD,CAT活性也随水分胁迫的加剧而逐渐增加,并在水分胁迫第14天到第18天均保持着较高的活性。SOD活性的持续提高和维持有效地抑制了O2-.的增长。CAT与POD的活性在提高时间上有所差异,说明它们清除体内H2O2的作用时间不同,前期主要是CAT,而后期是由POD和CAT共同清除。随干旱胁迫的加剧,MDA含量和质膜伤害度也在持续上升,但MDA在后期含量提高不大,同时质膜伤害度在干旱18 d后虽然达到最大也只为20.7%,并未对柽柳造成致命伤害。表明在干旱胁迫条件下柽柳同化枝中保护酶与活性氧的产生处于一个动态平衡状态,干旱胁迫下维持体内较高的保护酶活性对柽柳抗旱起着很重要的调节作用。     

干旱胁迫对甘草幼苗活性氧代谢及保护酶活性的影响

研究干旱胁迫对甘草(Glycyrrhiza spp.)幼苗活性氧代谢及保护酶活性的影响.采用聚已二醇(PEG6000)渗透胁迫的方法,测定了不同浓度PEG(5%,10%,15%)模拟干旱胁迫对乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensisLis ch.)、光果甘草(Glycyrrhiza glabra L.)、胀果甘草(Glycyrrhiza inflata L.)幼苗体内的超氧阴离子自由基(O2.-)产生速率、过氧化氢(H2O2)、丙二醛(MDA)、可溶性蛋白含量及保护酶(SOD、POD、CAT)活性的影响.随着干旱胁迫程度的加剧,3种甘草幼苗O2.-产生速率、H2O2含量先上升后下降,MDA和可溶性蛋白则持续上升,SOD和POD活性先升后降,CAT活性则出现持续上升的变化趋势.虽然干旱胁迫会导致甘草体内形成较多自由基,使细胞膜系统受到一定破坏,但甘草体内的保护酶防御系统可以被有效调动以清除和防御自由基的伤害,从而保护细胞免受更大的损伤.     

外源H2O2对低温胁迫下大红柑生长及叶片生理指标的影响

以陕西汉中地区栽培的柑橘品种大红柑秋梢为试材,采用Hoagland营养液培养方法,研究了外源过氧化氢（H2O2）对低温（4 ℃）胁迫下大红柑叶片生长状况及生理指标的影响,筛选缓解柑橘低温伤害的最佳H2O2处理浓度,并探讨外源H2O2处理对柑橘耐寒能力的影响机制。结果显示,随低温胁迫时间的延长,大红柑叶片卷曲和叶片细胞膜伤害程度逐渐加重。0.1和1.0 mmol·L-1 H2O2处理均能缓解低温胁迫引起的大红柑叶片卷曲和萎蔫,但1.0 mmol·L-1 H2O2比0.1 mmol·L-1 H2O2缓解低温胁迫对大红柑的伤害效果更为显著。1.0 mmol·L-1 H2O2显著降低叶片中相对电导率（REC）和丙二醛（MDA）含量的升高,减轻叶片细胞中超氧阴离子（O.-2）和内源H2O2含量的积累,提高超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性,从而降低低温对柑橘叶片细胞膜的伤害。较高浓度的外源H2O2不仅未起到缓解作用,反而产生了一定的毒害作用。     

高效液相色谱测定小麦抗锈与非抗锈品系水杨酸及H2O2含量的变化

高效液相色谱（HPLC）测定结果表明，接种后的抗锈品系95672的水杨酸（SA）与过氧化氢（H2O2）含量均有所升高；不抗锈甘麦8号品种接种锈菌后SA含量也有升高，分别为148及32μg/gFW,但H2O2含量并无明显变化，推测SA在过氧化氢酶（CAT）的过氧化活性提供一个电子的过程中SA的量必须达到一定的阀值，并与与CAT的时序调节相配合，根据SA结合态与旅游态含量的变化推测SA信号传导途径的上游应有其它机制在起作用，并且该抗锈品系具有SA信号传导途径。     

外源水杨酸对水曲柳幼苗遭受冷害后抗光氧化能力的影响Ⅰ.对抗氧化酶活性的影响

在植物遭受冷害后,较强的光照能在植物体内引起光氧化胁迫.外源水杨酸(SA)能改变植物叶片内抗氧化酶的活性而影响其抗氧化能力.在冷处理后的光氧化胁迫中,外源SA抑制了超氧化物歧化酶活性而增加了超氧阴离子的含量.SA处理提高了过氧化氢酶活性而抑制抗坏血酸过氧化物酶活性,从而使H2O2含量降低.在整个光氧化过程中,SA处理使过氧化物酶和多酚氧化酶活性提高,从而有利于植物迅速清除活性氧.     

茉莉酸甲酯诱导的采后香蕉果实耐冷性与活性氧信号的关系

 【目的】探讨茉莉酸甲酯（MeJA）对采后香蕉果实耐冷诱导的效果及其对活性氧代谢、Ca2+-ATPase活性的影响。【方法】香蕉果皮用10 µmol•L-1 MeJA处理1 min,在20℃恒温培养1 d（取样作第0天）,然后置于7℃下离体培养10 d,测定果皮冷害指数、细胞膜透性、过氧化氢和超氧阴离子含量、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、NADPH氧化酶以及Ca2+-ATPase活性的变化。【结果】与对照香蕉果皮相比,10 µmol•L-1 MeJA处理的冷害指数较低、细胞膜透性增加缓慢;MeJA处理诱导了果皮H2O2含量和 产生速率的提高,并维持了前4 d的高水平,而MeJA处理降低了CAT和APX的活性,并在前4 d维持了较低的水平;研究还发现,MeJA处理还诱导了NADPH氧化酶和Ca2+-ATPase活性的升高。【结论】MeJA诱导的活性氧猝发可能作为信号分子参与诱导了香蕉果皮冷害和耐冷诱导,并可能与钙信号相关。     

夜间低温胁迫下钙对番茄幼苗根系活力及活性氧代谢的调控作用

研究夜间低温胁迫下(25℃/6℃,昼/夜)钙、钙离子螯合剂(EGTA)和钙离子通道抑制剂(LaCl3)对番茄幼苗根系中根系活力、可溶性蛋白含量、膜质过氧化程度及活性氧(ROS)代谢的调控作用。结果表明,夜间低温胁迫(蒸馏水灌根)显著降低番茄幼苗根系活力、可溶性蛋白含量,增加根系MDA、H2O2含量及O2-.产生速率,抑制SOD、CAT和POD活性;45 mmol.L-1CaCl2灌根显著提高夜间低温胁迫下番茄幼苗根系活力、可溶性蛋白含量及SOD、CAT和POD活性,降低根系MDA含量、H2O2含量及O2-.产生速率;EGTA、LaCl3灌根加剧夜间低温胁迫导致的番茄根系活力的降低及活性氧的增加。表明夜间低温胁迫对番茄幼苗地下部根系的活性氧代谢产生显著的影响,而Ca2+通过提高保护酶活性、降低膜质过氧化水平来提高番茄植株根系的低温耐受性,进一步防止植株低温伤害。     

Redox regulation of germline and vulval development in Caenorhabditis elegans

In vitro studies have indicated that reactive oxygen species (ROS) and the oxidation of signaling molecules are important mediators of signal transduction. We have identified two pathways by which the altered redox chemistry of the clk-1 mutants of Caenorhabditis elegans acts in vivo on germline development. One pathway depends on the oxidation of an analog of vertebrate low density lipoprotein (LDL) and acts on the germline through the Ack-related tyrosine kinase (ARK-1) kinase and inositol trisphosphate (IP3) signaling. The other pathway is the oncogenic ras signaling pathway, whose action on germline as well as vulval development appears to be modulated by cytoplasmic ROS.     

外源硫化氢缓解水稻盐胁迫的作用机理

为探明外源H_2S缓解水稻盐胁迫的作用机理,以水稻日本晴为材料,在水培条件下,研究H_2S对NaCl胁迫下5叶期水稻幼苗生长与活性氧(ROS)代谢和抗氧化酶系统的影响。结果表明:100mmol/L NaCl处理严重抑制水稻幼苗的生长,诱导ROS的产生,造成氧化损伤;盐胁迫下添加抗氧化酶抑制剂(二乙基二硫代氨基甲酸钠DDC或3-氨基-1,2,4-三唑AT),活性氧(ROS)得不到及时有效分解而高水平累积,加剧了氧化胁迫对植物的伤害;在盐胁迫条件下添加100μmol/L NaHS(外源H_2S供体)处理,能显著增加叶片内H_2S水平,加快活性氧的清除,从而减轻盐胁迫下的膜脂过氧化程度,促进植物生长。H_2S具有抗氧化作用,外施H_2S可提高植物耐盐性。     

铝胁迫与小麦叶片的内肽酶活性及活性氧的产生

采用温室内自然光下小麦种子培养实验 ,研究了Al3 胁迫下和H2O2 处理时小麦幼苗叶片中的内肽酶活性和可溶性蛋白质的含量变化。结果表明 ,Al3 的胁迫和H2O2 处理均使小麦幼苗叶片中的内肽酶活性升高 ,可溶性蛋白质含量下降。Al3 的胁迫下 ,H 2O2 的清除剂ASA(抗坏血酸 )的加入使内肽酶活性明显下降 ,可溶性蛋白质的含量明显增加。Al3 胁迫下小麦幼苗叶片中的内肽酶活性升高和可溶性蛋白质含量下降的原因之一是产生了活性氧—H2O2。     

CO2和O3浓度升高对春小麦活性氧代谢及抗氧化酶活性的影响

 【目的】揭示CO2和O3浓度升高及其复合作用对植物活性氧（ROS）代谢及抗氧化酶活性的影响机理。【方法】以春小麦（Triticum aestivum L.）为试材,利用开顶式气室（OTCs）研究CO2和O3浓度升高及其复合作用下,春小麦叶片膜脂过氧化程度,活性氧产生速率、含量及抗氧化酶活性的变化。【结果】在整个生育期内,与对照相比,高浓度CO2[（550±20）μmol?mol-1]处理下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量减小, 产生速率、H2O2含量下降,SOD、CAT、POD和APX活性增强;而在O3浓度为（80±10）nmol?mol-1的条件下,春小麦叶片相对电导率、MDA含量增大, 产生速率、H2O2含量升高,SOD、CAT、POD和APX活性总体上有所减弱;CO2和O3浓度升高复合[（550±20）μmol?mol-1+（80±10）nmol?mol-1]处理下,春小麦叶片MDA含量、 产生速率和SOD活性总体上低于对照,而相对电导率、H2O2含量以及CAT、POD和APX活性总体上增加。【结论】CO2浓度升高抑制了春小麦叶片活性氧的代谢速率,提高了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为保护效应,而O3浓度升高促进了春小麦叶片活性氧的代谢速率,降低了抗氧化酶的活性,对春小麦表现为伤害效应。在CO2和O3浓度升高复合处理下,CO2浓度升高在一定程度上缓解了O3浓度升高对春小麦的伤害效应,而O3浓度升高亦在一定程度上削弱了CO2浓度升高对春小麦的保护效应。     

虾青素对小鼠肝脏原代细胞氧化应激的影响

【目的】研究虾青素对过氧化氢(H_2O_2)诱导小鼠肝脏原代细胞产生氧化应激的影响。【方法】原位二步灌流法提取ICR小鼠的肝脏原代细胞,用丙二醛(Malondialdehyde,MDA)作为指标、采用H_2O_2处理建立氧化应激模型。采用流式细胞仪测定细胞中活性氧(Reative oxygen species,ROS)含量及凋亡水平变化,生物化学法测定细胞中MDA和谷胱甘肽(Glutathione,GSH)的含量、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione peroxidase,GSH-Px)的活性,用荧光定量PCR检测抗氧化酶SOD、GSH-px mRNA的相对表达量,Western-blot检测细胞核中Nrf2蛋白相对表达量。【结果】使用5μg·mL~(–1)虾青素预保护细胞3 h,10μmol·L–1H_2O_2刺激3 h的情况下氧化应激模型效果最好。虾青素降低了H_2O_2诱导后小鼠肝脏原代细胞的细胞凋亡率以及ROS、MDA和GSH含量,提升了SOD、GSH-px的活性以及SOD、GSH-px的mRNA相对表达量,抑制了Nrf2蛋白的核转移。【结论】虾青素对H_2O_2诱导产生氧化应激的肝脏原代细胞具有保护作用。     

小叶黄杨冬季叶片呈色与其类胡萝卜素及活性氧关系研究

研究常绿阔叶植物冬季变色的生理生化响应对揭示其冬季变色机制具有理论意义,也可为北方冬季绿色景观维护起实际指导作用。本文以‘丽城’小叶黄杨植株冬季不同光照下呈现绿色(GG)、绿棕色(GB)、棕色(BB)、红棕色(RB)和亮红色(RR)5种颜色叶片为对象,研究了不同呈色叶片的色素含量、分布与其活性氧指标(活性氧含量、抗氧化酶活性及氧化损伤程度)的关系。结果表明:绿色(GG)叶片叶肉组织全部呈现绿色,红色叶片在栅栏组织外部细胞层及海绵组织下部细胞层均有不同范围的红色区域出现,且红色深度和范围与叶片表型颜色相一致;与绿色叶片GG相比,冬季变色叶片(GB、BB、RB、RR)类胡萝卜素(Car)含量显著增加,光抑制程度明显加重,活性氧相关指标如过氧化氢(H2O2)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性显著升高,且叶片越红,PSⅡ光化学效率越小,Car和H2O2含量越高,两者呈显著正相关;总叶绿素[Chl(a+b)]含量RR最低,RB最高;不同颜色叶片间过氧化物酶(POD)活性变化无一定规律。此外,红色程度最深的RB、RR两种叶片具有最低的超氧自由基(O-2)及丙二醛(MDA)含量,且O-2与Car呈显著负相关。综上所述,不同呈色叶片Car的积累量不同,并且与H2O2水平密切相关,H2O2的增加可能促进了抗氧化酶SOD、CAT活性及Car含量的上调,使红色叶片免受氧化伤害。‘丽城’小叶黄杨冬季叶片呈色与活性氧密切相关,但是不同活性氧种类作用不同,H2O2在其中可能起着积极作用,值得进一步研究。      

乳清蛋白抗氧化肽对H_2O_2所致人胚肺成纤维细胞MRC-5过氧化损伤的保护作用

【目的】探讨纯化后的乳清蛋白抗氧化肽P4对人胚肺成纤维细胞(human lung fibroblast)MRC-5过氧化损伤的保护作用及可能的作用机制。【方法】采用H2O2诱导建立细胞氧化损伤模型,应用四唑蓝快速比色法(MTT法)检测细胞存活率,通过检测细胞培养液中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性及丙二醛(MDA)含量,来确定P4对过氧化损伤MRC-5细胞的保护作用,并利用电镜观察细胞形态学变化。【结果】1mmol·L-1H2O2孵育24h可显著诱导MRC-5细胞损伤,使细胞存活力下降到22.47%,细胞经不同浓度的抗氧化肽P4(4、20、100μg·mL-1)与H2O2共孵育后,特别是100μg·mL-1(高剂量组)抗氧化肽P4可使细胞存活率达到44.77%。同时,提高乳清蛋白抗氧化肽P4的浓度,可促进受损的MRC-5细胞修复,提高了SOD、CAT、GSH-Px酶活性,降低MDA含量。扫描电镜和透射电镜观察结果也表明,一定浓度的乳清抗氧化肽对MRC-5细胞具有保护作用。【结论】乳清抗氧化肽通过拮抗H2O2而对MRC-5的过氧化损伤具有保护作用。