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。     

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。     

活性氧和超氧化物歧化酶在植物抗病反应中的作用

活性氧在植物体内的代谢平衡受众多环境胁迫因子的影响超氧化物歧化酶作为生物自由基的清除剂,具有清除逆境胁迫时体内过量的超氧化物自由基,维持活性氧代谢平衡的功能在植物-病原物相互作用过程中,活性氧和超氧化物歧化酶参与了植物的抗病反应,并起着重要作用本文综述了有关方面的研究进展     

逆境条件下植物体内活性氧代谢研究进展

活性氧是一类具有很强的氧化能力的含氧物质.当植物遭受逆境胁迫时,其体内活性氧会过量积累,导致发生氧化性胁迫,因而必须依靠抗氧化酶系统对抗这种胁迫.该文主要介绍了活性氧代谢的产生和清除机制以及活性氧的影响因素,并综述了近年来在逆境条件下超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等活性氧清除酶系统的代谢作用机制,探讨了环境胁迫下活性氧代谢的应答规律与机制,为植物适应性机制和逆境生理学研究提供参考.     

活性氧与一氧化氮在逆境胁迫下的相互关系

简要介绍了逆境胁迫下活性氧、一氧化氮与其他信号分子之间的相互关系,非生物胁迫尤其是水分胁迫下活性氧自由基对植物的伤害机理及一氧化氖与活性氧的响应,生物胁迫植物抗病虫反应中一氧化氮与活性氧的表现及相互关系。     

水分胁迫对植物生理生化研究进展

文章从水分胁迫下的气孔运动、光合作用、呼吸作用、激素代谢、活性氧与丙二醛、渗透调节物质、物质代谢、酶系统发生变化等八个方面叙述了植物在水分胁迫条件下的生理生化变化。     

植物干旱胁迫下水分代谢、碳饥饿与死亡机理

植物在生长发育过程中受众多环境因子共同作用。随着全球气候变化,气温升高、降水量下降等问题频繁出现。目前气象学家一致预测未来环境变暖会使干旱更加频繁剧烈,这一环境改变使植物死亡更加严重。植物在水分胁迫、特别是干旱胁迫条件下,体内水分代谢与碳代谢会发生失衡现象:光合速率降低、蒸腾速率降低,带来生长降低;为维持植物新陈代谢,植物呼吸作用必然下调。在长期干旱胁迫条件下植物体内碳水化合物储存发生失衡现象,这种失衡使植物陷入碳饥饿现象。另外,由于水分失衡而出现的木质部栓塞和空穴会进一步加剧水分运输障碍,而修复空穴则需要大量非结构性碳水化合物(NSC),这使植物陷入两难选择。总结了植物干旱胁迫下,碳饥饿与水分代谢、植物死亡关系的相关研究,对未来的研究方向和重点提出建议,以期对未来的植物死亡研究提供帮助。     

非生物胁迫下植物体内活性氧和丙酮醛代谢的研究进展

活性氧（ROS）和丙酮醛（MG）是植物响应非生物胁迫过程中不可或缺的组成部分。低剂量的ROS或MG参与信号交流、种子萌发、植物生长发育及非生物胁迫应答等过程，而过量的ROS或MG具有高反应性和细胞毒性，会导致植物处于氧化胁迫或MG胁迫状态。为了维持植株体内ROS和MG的动态平衡，植物自身进化出了一系列的ROS和MG产生及清除机制。文章归纳总结了植物体内ROS和MG的合成代谢过程、分解代谢过程以及两者合成和分解代谢间的关系，阐明了不同非生物胁迫 （干旱、温度、盐、碱、盐碱和重金属胁迫）条件下植物体内ROS和MG代谢间的调节情况。提出今后应加强植物体内MG的信号作用、乙二醛酶系统响应非生物胁迫的机理以及乙二醛酶系统耐逆基因工程开发的深入研究，以期为非生物胁迫下植物体内ROS和MG代谢机制的深入研究提供借鉴。     

水分胁迫下水杨酸对植物活性氧代谢调控的研究进展

对水分胁迫下植物体内活性氧和抗氧化系统发生的变化以及外源水杨酸的调控作用进行了综述。     

外源活性氧清除剂对油松幼苗的抗旱性效应

采用盆栽PEG处理的方法，研究了水分胁迫条件下外源活性氧清除剂（Vc、VE、MT、a-SA）对油松幼苗生长和抗旱性的影响。结果表明，在水分胁迫条件下，油松幼苗SOD和CAT活性降低，O2^-积累，由此引起膜脂过氧化，MDA含量增高，质膜相对透性增大。外源活性氧清除剂处理后，可提高SOD和CAT活性，明显降低O2^-和MDA含量，提高叶绿素含量、光合速率和水分利用效率，促进油松幼苗的生长和干物质的积累。这些结果表明，干旱条件外源活性氧清除剂能有效地清除活性氧，降低膜脂过氧化程度，恢复或维持植物的正常代谢水平，提高植物的抗旱性。     

海滨沙滩单叶蔓荆对沙埋的生理响应特征

海滨沙滩单叶蔓荆(Vitex trifolia L.var.simplicifolia)是优良的抗沙埋地被植物.以烟台海岸沙地单叶蔓荆为材料,通过不同厚度沙埋过程中沙上和沙下叶片抗逆生理指标的测定以揭示其抗沙埋生理调控机制.结果表明,轻度和中度沙埋5d,成株和幼株整株叶片细胞膜透性增大、POD和SOD活力增高、MDA和脯氨酸含量和叶片相对含水量(RWC)增加、可溶性糖含量下降.但同株沙上叶片细胞膜透性、MDA含量、SOD和POD活力和可溶性糖含量均高于沙下,而沙上叶片脯氨酸含量低于沙下叶片.在轻度和中度沙埋lOd,沙上叶片细胞膜透性、MDA和可溶性糖含量、叶片POD活力降低,叶片SOD活力仍有小幅度增高,但脯氨酸含量增加,沙上叶片生长旺盛.研究表明,沙埋下叶片抗氧化酶活力和脯氨酸含量与细胞膜透性和膜脂过氧化成正相关.沙埋使植株上部叶片接近沙表面而经受干旱和地面热辐射胁迫引起细胞膜脂过氧化加剧和细胞膜透性加大.同时沙埋也使沙下叶片遭遇黑暗和缺氧胁迫诱导细胞内膜脂过氧化,但也激活了叶片抗氧化酶保护系统和叶片脯氨酸的积累抑制细胞膜脂过氧化维护细胞膜的稳定.因此在沙埋过程中,叶片快速响应沙埋胁迫激活叶片抗氧化酶系统抑制膜脂过氧化作用维持氧自由基和抗氧化酶系统的动态平衡在单叶蔓荆适应轻度和中度沙埋,维护沙上叶片旺盛生长中起重要作用,也是重度全埋下沙下植株茎顶端能快速延伸弯曲生长最后顶出沙面再生的主要生理保护原因.     

植物SOD的研究进展

阐述了自由基、活性氧的产生及清除和对植物的伤害,植物超氧化物歧化酶的生物学功能及在细胞内的分布,环境胁迫与SOD基因的表达调控,SOD转基因植物与植物抗逆性,SOD与水分、盐分等逆境胁迫以及SOD与植物衰老的关系。     

干旱胁迫下外源物质对番茄幼苗活性氧代谢及光合作用的影响

以番茄品种‘金棚一号’为试验材料,研究不同外源物质(10mmol/L CaCl2、5mmol/L GABA、0.5mmol/L Put、0.5mmol/L Spd)对干旱胁迫下番茄幼苗活性氧代谢及光合作用的影响。结果表明:与对照相比,干旱胁迫处理抑制了番茄幼苗的生长,使幼苗光合系统Ⅱ(PSⅡ)能力降低,叶片可溶性蛋白质含量降低,游离氨基酸及可溶性糖含量升高,活性氧代谢的变化造成MDA积累;外源物质CaCl2、GABA、Put、Spd均可提高幼苗的株高、茎粗、干重和鲜重以及叶片中可溶性蛋白质、游离氨基酸、可溶性糖含量,通过提高抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,降低了O2.-产生速率、H2O2和MDA含量,维持较高的叶绿素荧光参数Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、ETR,从而在一定程度上缓解干旱胁迫对幼苗的伤害。平均隶属函数分析表明,不同外源物质缓解干旱胁迫的途径不同,外源添加Put处理缓解干旱胁迫的作用主要体现在促进植物生长方面,GABA处理则主要体现在减缓干旱胁迫对叶片光系统Ⅱ和活性氧代谢的伤害,Ca2+处理在增加渗透调节物质含量方面更为明显。     

盐胁迫对亚麻荠幼苗生理生化指标的影响

为了研究盐胁迫对亚麻荠幼苗生理生化的影响,通过水培NaCl盐胁迫试验,分别测定盐胁迫下叶片萎蔫数目,叶片相对含水量,单株鲜质量和干质量等形态指标,以及一些关键的生理指标,包括在不同水平盐胁迫下以及复水后亚麻荠叶片和根的相对电导率,丙二醛(MDA),可溶性蛋白,超氧阴离子(O-2)和3种抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性的变化。结果表明:盐胁迫严重影响植物的生长参数,造成植株吸水困难,植物受害程度与盐处理浓度呈正相关;盐胁迫使得植物叶片和根细胞中包括膜相对透性和膜脂过氧化的膜损伤参数改变,表现在随着盐浓度的增加,植物细胞中的相对电导率和MDA水平逐渐上升;可溶性蛋白作为一种渗透调节有机物,在短期的盐胁迫下叶片中可溶性蛋白变化不明显,但在复水后根细胞中可溶性蛋白质量分数上升说明其具有缓解胁迫的作用;盐胁迫导致活性氧的大量积累,同时也迅速激活了活性氧清除酶系统,随着盐胁迫程度的加剧,O-2水平逐渐增加,抗氧化酶SOD、POD和CAT活性先上升后下降;植物面临盐胁迫时,根比叶片敏感,能很快地产生应答,在高盐浓度复水后仍存在较大胁迫,恢复缓慢。     

低温胁迫对青杨叶片O^—2,MDA,膜透性,叶水势及保护酶的影响

对青杨叶片进行不同时间的零上低温（２℃±１℃）胁迫处理，研究其中Ｏ＝２产生速率、ＳＯＤ和ＣＡＴ活性水平和ＭＤＡ含量的相关变化，并相应测定与之相伴随发生的膜透性和叶水势的改变。结果表明，青杨叶片的Ｏ＝２产生速率随低温胁强的增强而提高，当胁强增大到一定范围时，Ｏ＝２产生速率又趋下降。ＭＤＡ的含量变化趋势相似；ＳＯＤ和ＣＡＴ活性水平也与Ｏ＝２的变化相一致；细胞质膜透性的增大和叶水势的降低则均与低温胁强的提高呈正相关。综观上述结果，证明青杨叶细胞的低温胁迫伤害系由Ｏ＝２诱发的膜脂过氧化，破坏了细胞膜系统所致。     

土壤干旱对烤烟生长的影响及机理研究

在盆栽条件下研究了土壤干旱对烤烟ＮＣ８９生长发育的影响及其机理。结果表明，在干旱条件下烟株的生长发育受阻，株高降低，叶片变小，根系发育不良，特别是旺长期干旱对烟株生长的影响更大，且对茎叶生长的影响大于根系，但伸根期轻度土壤干旱可以促进烟株根系的生长。干旱影响烟株生长的机理在于使烟株体内超氧物歧化酶和过氧化氢酶活性下降，清除活性氧自由基的能力减弱，导致植株体内活性氧积累，启动细胞膜脂过氧化作用，造成膜伤害，从而影响烟株的生长发育全过程。     

不同抗旱性玉米苗期叶片活性氧代谢对水分胁迫的响应

［目的］抗旱性玉米栽培和育种提供理论依据。［方法］以耐旱品种掖单13和不耐旱品种丹玉13为试材,通过盆栽试验研究了水分胁迫对玉米苗期叶片活性氧代谢水平的影响。［结果］ 与正常供水处理相比,水分胁迫下掖单13和丹玉13苗期叶片O2产生速率分别升高了28.9%、36.1%（WS 50%）和31.3%、41.9%（WS 35%）,叶片H2O2含量分别升高了16.1%、25.4%（WS 50%）和23.7%、29.8%（WS 35%）。中度水分胁迫下掖单13和丹玉13的叶片SOD和POD活性分别比对照提高了22.8%、29.9%和22%、21.7%。与正常供水处理相比,丹玉13和掖单13的叶片MDA含量分别比对照增加了22.7%、14.5%（中度胁迫）和40.2%、15.6%（重度胁迫）。重度水分胁迫下掖单13和丹玉13的AsA和GSH含量分别比对照降低了12.6%、14.2%和33.3%、44.1%。［结论］耐旱性较强的玉米品种在水分胁迫下维持活性氧代谢平衡的能力较强。     

干旱胁迫对番茄活性氧代谢的影响

干旱胁迫导致番茄叶片ＲＷＣ、Ｃｈｌ和可溶性蛋白质含量下降，质膜透性和ＡＴＰａｓｅ活性提高．短期干旱胁迫可提高叶片ＳＯＤ和ＣＡＴ活性．４ｄ以内的干旱胁迫后复水，ＲＷＣ、Ｃｈｌ和可溶性蛋白质含量升高，清除活性氧保护酶ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ的活性显著提高，抗氧化物质ＡｓＡ和ＧＳＨ的水平得到恢复，ＭＤＡ得到清除，自动氧化速率降低，重新建立了活性氧产生与清除的平衡系统，ＡＴＰａｓｅ活性降低，膜系统的损伤得到修复，透性降低，恢复了原有正常的生理代谢机能．长期干旱胁迫导致叶片清除活性氧的平衡体系受到破坏，ＳＯＤ、ＰＯＤ和ＣＡＴ活性以及ＡｓＡ和ＧＳＨ的含量下降，膜脂过氧化加剧，自动氧化速率提高，ＭＤＡ积累，影响番茄正常代谢，从而加速衰老进程     

水分胁迫对青冈叶片活性氧的伤害

利用 PEG根际模拟水分胁迫法 ,对青冈苗木进行了不同程度的水分胁迫处理 ,研究了青冈苗木在各种胁迫条件下相对含水量、质膜透性及活性氧代谢的变化规律 .结果表明 ,相对含水量、质膜透性及 MDA含量随胁迫进程呈持续上升趋势 .而活性氧清除酶类 SOD、POD、CAT活性在不同程度水分胁迫前期均呈上升趋势 ,并在保持一段时间的稳定后 ,出现下降趋势 .同时发现 ,适度水分胁迫在一段时间内可使各清除酶活性呈上升趋势 .低度水分胁迫 ,各种酶活性上升较慢 ;但胁迫强度过高 ,反而会导致酶活性的降低 .水分胁迫期间 ,活性氧代谢的这些变化规律 ,是细胞内氧化自由基和抗氧化清除酶系统维持动态平衡的外在反映     

植物激素对铝毒胁迫反应调控的研究进展

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,土壤酸化会导致其中铝的溶解度大幅增加,产生大量对植物有毒害作用的离子态Al3+,抑制根系生长,对养分吸收及众多生理生化代谢过程都会产生影响,进而降低作物产量。铝毒胁迫已经成为占全球耕地面积40%酸性土壤中作物生长的最主要限制因子。植物激素是调控植物应对各种环境胁迫反应的关键内源因子,对植物提升抗逆性和应对胁迫适应性生长、生存至关重要。脱落酸、生长素、乙烯、细胞分裂素和茉莉酸等主要植物激素在调控植物应对铝毒胁迫反应过程中发挥重要作用。大量研究表明,植物激素还可以通过调控细胞壁修饰酶活性、活性氧代谢和有机酸分泌来提升植物对铝毒胁迫的适应性。此外,不同植物激素信号间也存在复杂的交互作用,共同介导和调控植物应对铝毒胁迫适应性反应。为全面了解植物激素在铝毒胁迫反应中的作用机制,为植物铝毒耐性分子遗传改良提供新的思路,对植物激素信号在参与植物响应铝毒胁迫反应过程中的信号转导和调控作用进行综述,并对铝毒胁迫下植物激素的研究方向进行展望。