黑莓果实发育过程中抗氧化系统变化规律研究

以生产上表现优异的‘Arapaho’黑莓品种为试材,在花后3d至成熟过程中对果实细胞中抗氧化系统的动态变化进行了观察测定。结果表明:黑莓果实发育过程中超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性变化表现为先升后降的趋势,过氧化氢酶(CAT)活性变化呈下降趋势;抗坏血酸(AsA)、脯氨酸(Pro)含量呈下降趋势,还原型谷胱甘肽(GSH)含量和超氧阴离子自由基(O·2)产生速率呈先升后降的趋势,丙二醛(MDA)含量变化趋势并不明显。抗氧化酶SOD、POD、CAT和抗氧化物质AsA、GSH、Pro协同作用,使得果实一直处于活性氧产生和清除的平衡状态,从而保证了果实能够正常发育到完全成熟。     

刺梨果实主要抗氧化组分对机械伤及 UV-B 胁迫的响应

 以‘贵农5 号’刺梨为材料,研究了果实发育过程中主要抗氧化组分对机械伤及UV-B 胁迫的响应。结果表明：机械伤和UV-B 处理均可诱导刺梨果实中H2O2 等自由基的产生,并促使膜脂过氧化水平增加;但抗氧化系统对两种胁迫的响应模式不尽相同：机械伤胁迫下抗氧化酶POD、SOD 以及非酶组分AsA、GSH 均受快速产生的H2O2 等自由基诱导,表现出快速应激响应;之后这两种抗氧化酶呈现出逐渐降低的趋势,而AsA 和GSH 则一直保持在较高水平。在UV-B 处理中,需要较长时间额外增加UV-B辐射才会有效增加成熟果实中SOD、AsA 及GSH 等组分的活性或积累;而在减弱紫外处理时,SOD、POD和GSH 的变化均表现出前期升高后期回落的趋势。机械伤和UV-B 胁迫下,CAT 和APX 等酶只是间或或根本无法检测到活性。总体上看,POD + SOD 以及AsA + GSH 的共同作用是刺梨果实在这两种胁迫下抗氧化反应的主要机制。     

碱胁迫下杜鹃花抗氧化体系的响应及亚细胞分布

为探讨杜鹃花属（Rhododendron）植物的耐碱性机理，以3个杜鹃花园艺栽培品种‘胭脂蜜’（R. obtusum‘Yanzhimi’）、‘红珊瑚’（R. obtusum‘Hongshanhu’）及‘红月’（R. obtusum‘Hongyue’）为试验材料，对植株进行为期2个月的NaHCO3和Na2CO3混合碱胁迫处理，观察植株在碱胁迫下的形态变化并测定叶片叶绿体、线粒体和细胞溶质3个亚细胞部位中活性氧及抗氧化体系的活性。结果表明：根据碱害指数，3个杜鹃花品种耐碱性从高到低依次为‘胭脂蜜’>‘红珊瑚’>‘红月’。在碱胁迫下，3个品种的3个亚细胞部位中H2O2和超氧阴离子水平显著提高，导致MDA含量增加，抗氧化酶的变化存在品种间差异。‘胭脂蜜’的3个亚细胞部位中SOD、POD、CAT和GR酶活性显著提高，APX在叶绿体和细胞溶质中的活性显著上升；而‘红珊瑚’仅叶绿体中的CAT和APX、线粒体中的SOD、POD和CAT以及细胞溶质中的SOD、GR活性显著提高；‘红月’的SOD活性在线粒体和细胞溶质中显著提高，CAT活性在叶绿体和线粒体中显著提高，POD及APX活性显著下降，GR活性无显著变化。碱胁迫下，3个品种的非酶促抗氧化剂AsA和GSH含量在叶绿体中降低，在线粒体和细胞溶质中增加。抗碱性强的‘胭脂蜜’在碱胁迫后ROS水平较稳定，MDA含量较低，SOD、POD、APX和GR活性较高。3个亚细胞部位比较发现，细胞溶质中H2O2和超氧阴离子的水平显著高于线粒体和叶绿体，抗氧化酶SOD、POD和GR及抗氧化剂AsA和GSH也主要分布在细胞溶质中，活性氧与抗氧化系统的亚细胞分布具有较高的一致性；APX主要分布在叶绿体中；CAT在线粒体活性最高。碱胁迫下不同亚细胞部位活性氧积累和过氧化损伤程度不同，相应的抗氧化防御体系在各亚细胞的响应也不同，细胞溶质是杜鹃花活性氧产生和清除的主要场所。     

刺梨叶衰老过程中维生素C含量和部分抗氧化酶活性的变化

 以‘贵农5号’刺梨为试材, 研究了其叶片在自然衰老过程中部分相关生理指标的变化。结果表明, 随着叶片的逐渐衰老, 叶内O·2 产生速率、MDA含量、细胞质膜透性显著升高; 而光合色素、维生素C含量和POD、CAT活性则显著降低。可溶性蛋白质含量在衰老过程中的降解较为缓慢。其中O·2 产生速率与MDA含量和细胞质膜透性分别呈显著正相关, 而与维生素C含量则呈显著负相关。POD及CAT活性与细胞质膜透性间呈显著负相关关系, 说明两种酶在减缓叶片衰老过程中膜系统伤害方面具有重要作用。     

低温胁迫对3个红掌品种叶片形态和生理特性的影响

 以‘阿拉巴马’、‘大哥大’和‘粉冠军’3个红掌品种为试材,研究了低温胁迫对其叶片形态、叶片相对电导率（REC）、丙二醛（MDA）含量、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响。结果表明：6 ℃低温胁迫48 h后,‘阿拉巴马’新叶颜色稍有变红,基本没有冷害症状;‘粉冠军’冷害表现最重,温度回升后叶片大量枯死,导致整株死亡;‘大哥大’冷害表现居中,新叶萎蔫。在低温胁迫下,‘阿拉巴马’电解质渗透率缓慢升高,MDA含量增加,CAT、POD和SOD活性均较高,且CAT活性持续上升,POD活性先下降后上升并趋于稳定,SOD活性较稳定,随着CAT活性的增强和POD、SOD酶活性的稳定,在低温胁迫36 h后,电解质渗透率和MDA含量开始下降;而‘大哥大’和‘粉冠军’在低温胁迫12 h后电解质渗透率和MDA含量明显增加,SOD活性开始下降,低温胁迫24 h后CAT活性开始下降,POD活性急剧上升。从形态和生理指标综合来说,3个品种的抗寒性以‘阿拉巴马’最强,‘大哥大’次之,‘粉冠军’最差。     

6个杧果品种耐寒性的研究

【目的】杧果易受冬季低温寒害,造成产量下降甚至绝收,严重影响杧果产业的发展。通过对杧果不同品种耐寒性的研究,为杧果耐寒品种选育及栽培布局提供理论依据。【方法】以‘贵妃’‘凯特’‘红玉’‘金煌’‘热品6号’和‘台农2号’为试材,测定了低温胁迫下其叶片相对电导率(REC)、丙二醛(MDA)含量和超氧化物酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性的变化。【结果】低温胁迫下,杧果叶片各指标均高于对照,且品种间存在极显著差异。随着温度下降及时间延长,6个杧果品种REC和MDA含量不断升高,CAT活性先升后降;不同品种SOD和POD活性变化不同,‘凯特’‘红玉’和‘金煌’3者活性先升后降,‘贵妃’和‘台农2号’SOD活性呈2种不同变化,‘热品6号’SOD活性先升后降,‘贵妃’和‘台农2号’POD活性呈降-升-降变化,‘热品6号’呈3种不同变化。【结论】低温胁迫过程中杧果叶片REC、MDA含量升高,SOD、POD和CAT活性先升后降,6个品种的耐寒性由弱到强依次为‘台农2号’(-0.97℃)‘贵妃’(-1.68℃)‘热品6号’(-2.11℃)‘凯特’(-2.32℃)‘金煌’(-4.04℃)‘红玉’(-5.14℃)。     

‘黄金梨’果顶“硬化症”发生与活性氧代谢的关系

近年来,‘黄金梨’果实的果顶呈现细胞硬化,俗称‘铁头’‘硬头’‘黄头’‘绿头’,为生理病害。发病果实果肉失去应有的酥脆、多汁的口感。该研究分析了连续多年生长期易发生果顶"硬化症"的树与从未发生果顶"硬化症"的正常树的叶片和果实水势变化的差异,比较了2种类型果实中木质素含量、活性氧清除酶(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX))活性变化以及H_2O_2、丙二醛(MDA)含量等方面的差异。结果表明:与正常的‘黄金梨’树相比,易发病树的叶、果水势低,果实中的H_2O_2、MDA和木质素含量显著高于不发病树;易发病树的叶片水势与H_2O_2含量呈极显著负相关(r=-0.828 3,P0.01),H_2O_2含量与MDA含量呈显著正相关(r=0.764 2,P0.05);SOD活性显著低于不发病树;POD、CAT、APX的活性极显著高于不发病树。因此认为,发生果顶"硬化症"的树体或者结果部位可能由于存在一定程度的水分胁迫,导致了体内的活性氧产生与清除的动态平衡状态的变化,使H_2O_2、MDA过量生成和POD活性增加,从而促进了木质素的合成,这可能是导致近表皮薄壁细胞木质化的原因之一。     

红沙枇杷‘大红袍’与白沙枇杷‘宁海白’糖积累及代谢的差异

以白沙枇杷品种‘宁海白’和红沙枇杷品种‘大红袍’为试材,分析了果实发育进程中果实糖含量、蔗糖与山梨醇代谢关键酶活性的变化。结果表明,两个品种的果实发育与糖积累进程基本相似,蔗糖含量在整个果实发育过程中变化不大,山梨醇含量随果实发育呈下降趋势,果糖与葡萄糖是这两个品种积累的主要糖,90%左右的果糖与葡萄糖是在成熟前3周内积累的;两个品种间果糖含量差异较大,‘宁海白’的果糖含量比‘大红袍’高约 1/3,而葡萄糖含量仅高8%。转化酶、SS分解活性和SDH的变化趋势基本类似,都是幼果期较高,此后随果实的发育呈下降趋势,到果实发育后期又转为上升直至成熟;SS合成活性和SPS活性变化与前面几个酶的变化趋势不同之处是成熟时的活性又有所下降。‘宁海白’的转化酶、SS分解活性均高于‘大红袍’,特别是果实发育后期的酸性转化酶活性远高于‘大红袍’,而SDH活性是‘大红袍’略高于‘宁海白’。以上结果表明,枇杷品种间糖含量的差异与其代谢酶的活性水平有关。     

'骏枣'果实与叶片发育过程中有机酸组分及含量的变化

该研究以‘骏枣’果实与叶片为试材,利用高效液相色谱法对‘骏枣’果实与叶片发育过程中有机酸组分及含量变化进行研究与分析。结果表明,‘骏枣’果实和叶片中有机酸均以苹果酸、柠檬酸为主,果实的含量分别为2.97、2.67 mg·g~(-1),叶片的含量分别为1.31、0.69 mg·g~(-1)。在‘骏枣’发育过程中,果实与叶片有机酸总量的变化趋势相似,均为前期升高,后期下降,但是果实的有机酸含量始终高于叶片的有机酸含量。果实中酒石酸、奎宁酸、富马酸含量均呈前期升高,后期下降的趋势;叶片中草酸、酒石酸、奎宁酸、富马酸含量均呈前期升高,后期下降的趋势;果实与叶片中苹果酸和柠檬酸的含量总体均呈上升趋势。     

缺磷胁迫下长豇豆幼苗膜脂过氧化及保护酶活性的变化

 研究对缺磷敏感程度不同的长豇豆品种在缺磷胁迫下叶片和根系SOD、CAT、POD活性及MDA含量的变化。结果表明，对缺磷不敏感的‘芦花白’保护酶活性升高或升幅较大，对缺磷敏感的‘二芦白’则活性下降或升幅较小，缺磷胁迫下长豇豆根SOD和POD活性升高。     

1 - 甲基环丙烯处理荔枝果实减轻其贮藏中冷害的研究

 研究了‘桂味’荔枝果实采后1 - 甲基环丙烯( 1-MCP) 处理对其0℃贮藏过程中冷害发生和相关生理生化指标的影响。结果表明: 12MCP处理有效推迟了冷害主要症状即果皮褐变的出现, 延缓了果皮花色素苷含量的下降, 抑制了果实的乙烯释放速率, 但对呼吸速率的影响不明显。进一步的研究表明, 1-MCP处理提高了果实冷藏前期超氧化物歧化酶( SOD) 和过氧化氢酶(CAT) 活性, 降低了果皮多酚氧化酶( PPO) 活性, 抑制了后期过氧化物酶( POD) 和抗坏血酸过氧化物酶(AsA-POD) 活性的提高。     

Apoplastic anti-oxidants in pepper (Capsicum annuum L.) fruit and their relationship to blossom-end rot

Summary

The aim of the present research was to study changes in the major anti-oxidative enzyme activities known to be associated with the apoplast, during the induction of blossom-end rot (BER) in bell pepper (Capsicum annuum L.) fruits grown under saline conditions. Pepper plants of the BER-sensitive cv. ‘Mazurka’ and less-sensitive cv. ‘Selica’ were grown under control, low- and high-salinity irrigation regimes. Fruits were harvested continuously and, after approx. 7 months under these conditions, BER symptoms started to appear (in the Spring season) and fruits were sampled for biochemical measurements. The intercellular washing fluid (IWF; apoplast fraction) of the fruit pericarp was prepared and enzyme activities in that fraction were determined. The results showed that production of reactive oxygen species (ROS) in the fruit apoplast was higher in ‘Mazurka’ than in ‘Selica’. Apoplastic peroxidase and superoxide dismutase (SOD) activities, and the concentration of ascorbic acid, increased during ‘Selica’ fruit development, whereas the concentration of H₂O₂ decreased. During the stage of rapid growth, when fruits are most susceptible to BER, apoplastic peroxidase activity was greatly enhanced in the healthy pericarp of BER-affected fruits compared to healthy fruits. Under saline conditions, apoplastic peroxidase and SOD activities, as well as ascorbic acid and H₂O₂ levels, increased in healthy fruits of the resistant cultivar ‘Selica’; whereas, in healthy fruit of the BER-sensitive cultivar ‘Mazurka’, apoplastic peroxidase activity decreased while the level of ascorbic acid increased, but to a much lesser extent than in ‘Selica’. SOD activity and H₂O₂ levels increased similarly in both cultivars with increasing levels of salinity. It is proposed that apoplast-associated peroxidase activity and ascorbic acid concentration are increased coordinately in response to salt stress and may be part of a protective anti-oxidation mechanism that determines cultivar sensitivity to BER.     

涝害逆境对菜心的菜薹形成与细胞保护系统的影响

涝害逆境导致菜心叶片及根系细胞保护系统的平衡体系受到破坏。叶片及根系的CAT活性、叶片的POD活性在受涝害的 4d(天 )内逐渐提高 ,第 4天开始急剧下降 ,第 6天开始缓慢回升。根系的POD活性出现先降后升的现象。叶片的SOD活性在受涝害的前 4d(天 )逐渐提高 ,后 4d(天 )逐渐降低 ,根系的SOD活性出现降—升—降的现象。随着涝害程度的加剧 ,叶片的ASA与MDA含量逐步增高 ,植株的生长发育所受到伤害越来越严重。     

棕榈种子萌发过程中的生理生化变化

以棕榈种子为材料,研究种子萌发过程中部分生理指标的变化。结果表明：棕榈种子萌发过程中,丙二醛（MDA）含量、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性整体呈下降趋势;脯氨酸含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性呈先增加再减小的趋势。     

鸭梨果心褐变过程中膜质过氧化及细胞内膜微粘度的变化

采用急降温和缓降温两种方法处理鸭梨果实，并对冷藏中果心褐变指数、保护酶活性、膜质过氧化水平和细胞内膜微粘度进行测定。结果表明：急降温处理的果实约３０天果心出现褐变症状，６０天后褐变指数达到１００％，而缓降温处理的果实在贮藏中无褐变产生。在６０天的贮藏过程中，急降温处理的果实果心组织的超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化物酶（ＰＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性均呈下降趋势，丙二醛（ＭＤＡ）水平和细胞内膜微粘度则显著升高。缓降温果实果心组织中ＳＯＤ、ＰＯＤ活性呈上升趋势，ＣＡＴ活性虽呈下降趋势，但下降水平明显低于急降温处理。ＭＤＡ水平及细胞内膜微粘度的上升率明显低于急降温处理组。实验结果说明：急降温处理导致果心细胞膜质过氧化作用加剧，同时造成细胞内膜流动性下降，从而造成细胞膜系统组分及功能发生变化，导致细胞中区域化分布被打破，造成果实组织褐变。     

红富士苹果果实着色与抗氧化酶活性的关系

 以红富士苹果(Malus×domestica Borkh ‘Fuji’ )为试材，通过测定不同时期果皮内色素含量 与抗氧化酶活性水平，对苹果着色和抗氧化的关系进行了研究。结果表明，花青苷的含量变化与果实抗氧化酶活性密切相关。果实着色前超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性较高，随着果实着色活性逐渐下降。套袋可抑制果实抗氧化酶活性，着色期去袋后，SOD、POD活性迅速升高；去袋2 d后，随着果皮内花青苷的积累，抗氧化酶活性逐渐下降。脂氧合酶(LOX)的活性也与花青苷含量的变化密切相关。LOX活性在果实着色前2—3周出现一次高峰，峰后随着花青苷的积累而逐渐降低。     

铝氟交互处理对茶树生理特性的影响

 通过‘白茶’和‘智仁早茶’在不同铝氟浓度交互处理的水培试验, 研究了茶树的根系活力、叶片的游离脯氨酸含量、质膜透性、过氧化氢酶(CAT) 、过氧化物酶( POD) 和超氧化物岐化酶活性(SOD) 。结果表明: (1) 低浓度铝(30 mg·L ^-1) 能够增强茶树根系活力和SOD活性, 降低叶质膜透性以及POD和CAT酶活性; (2) 在氟浓度为4和12 mg·L ^-1时, 与对照相比, 茶叶的酶活性增强, 叶质膜透性和根系活力均低于对照; (3) 铝氟交互处理中, 在低铝低氟- 低铝高氟交互过程中, POD、CAT和SOD活性均呈上升趋势, 可以推断这个铝氟比例范围增强茶树对活性氧的清除, 但低铝高氟处理时, POD和CAT活性均比对照低; 高铝低氟浓度下, 游离脯氨酸含量、根系活力、POD、CAT和SOD活性均较单铝90mg·L ^-1处理低, 可能铝与氟产生协同作用; 高铝高氟浓度下, 茶苗的POD、CAT和SOD活性较对照高,且叶质膜透性和根系活力比对照低, 表明茶树受到一定伤害。这些结果说明, 铝氟交互作用对茶树生理机制的影响显著优于单铝和单氟处理, 且其作用存在一定比例范围, 两个品种间并不一致。     

Fruits are more sensitive to salinity than leaves and stems in pepper plants (Capsicum annuum L.)

The effects of NaCl stress on plant growth, gas-exchange, activity of superoxide dismutase (SOD), rate of lipid peroxidation, and accumulation of Na⁺ ion and sugar were investigated in leaves and fruits of pepper plants (Capsicum annuum L.). Especially, the gene expression of l-galactono-1,4-lactone dehydrogenase (GalLDH), which is the last enzyme of ascorbic acid (AsA) biosynthesis, and the relationships between AsA level and Na⁺ concentration in plant tissue were investigated with increasing salinity. Plants were treated with three treatments: the control (0 mM NaCl) and two salinity levels (50 and 100 mM NaCl) for 21 days under greenhouse conditions. Plant growth was markedly restricted due to the reduction of photosynthetic rate and the increase of Na⁺ accumulation in leaves with the increasing intensity of NaCl stress. Salinity had more effect on fruit growth comparing to leaf growth, suggesting that fruits could be more sensitive to salinity than leaves. In comparison with the control, salt stress significantly increased lipid peroxidation (as measured as malondialdehyde content) but decreased SOD activity in both fruits and leaves although the effect was larger in fruits; and the rate of the decrease in SOD activity was greater than that of the increase in lipid peroxidation. The AsA concentration transiently increased first 7 days but it slightly decreased from the initial level in the end of treatment day 21. The change in GalLDH gene expression was similar to AsA concentration. The accumulation of Na⁺, the reduction of AsA level at severe salinity stress were greater in fruits than in leaves; and AsA level had a negative relationship with Na⁺ concentration in both leaves and fruits. These results suggest that the difference in salt sensitivity between fruits and leaves in pepper plants can be related to the difference in inhibition of AsA synthesis, which in turn is probably due to the toxicity of extreme accumulation of Na⁺.