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两种生态型黄瓜幼苗光系统I抗氧化酶对弱光的响应*

时间:2012-08-12  作者:园艺所,河南,郑州,北京

图4 弱光对不同生态型黄瓜叶片MDHAR活性的影响

Fig.4 Effect of low light on MDHAR activityof two ecotype cucumber

2.5 弱光对黄瓜叶片GR活性的影响

图5 弱光对不同生态型黄瓜叶片GR活性的影响

Fig.5 Effect of low light on GR activity of twoecotype cucumber

从图5可看出,在整个弱光处理过程中,S1和S404叶片中GR活性分别比对照平均降低50.1%和12.9%。但是随着弱光处理时间的延长,GR活性都有不同程度的提高,S404叶片中GR活性增幅要高于S1。这表明随着S1和S404对弱光的不断适应,GR活性的增强有利于还原型谷胱甘肽(GSH)的生成,提高黄瓜的抗氧化能力。由于GR催化氧化型谷胱甘肽(GSSG)的还原也需要NADPH的参与,所以弱光下S1对NADPH的消耗可能比S404小。

3 结论与讨论

在光合作用的电子传递中,水在PSII中放出氧气,分子氧在PSI被还原成被SOD歧化生成H2O2;H2O2在APX催化下产生单脱氢抗坏血酸自由基(AFR);AFR被还原型铁氧还蛋白(redFd)或NAD(P)H通过自发或DHAR和MDHAR催化下生成AsA和Fd(氧化型铁氧还蛋白),而由DHAR催化生成的另一种产物氧化型谷胱甘肽(GSSG)在NADPH作用下,随后被GR还原成GSH和NADP+,而Fd或NADP+随后又被氧化成redFd或NADPH,完成整个PSI的水-水循环[17]

本研究显示,在弱光处理的第5天,叶片中的SOD、APX活性明显高于对照,可能是在黄瓜弱光胁迫早期,由于和H2O2的大量产生,诱使SOD和APX活性增高,从而减轻黄瓜叶绿体受到的氧化胁迫生物论文,维持叶绿体中活性氧代谢平衡,保护类囊体膜结构。而此时S1叶片中SOD和APX活性明显要高于S404。表明在弱光处理早期,S1对-和H2O2等活性氧的清除能力要强于S404。活性氧类物质对S1类囊体膜的破坏能力可能比S404要轻,有利于其吸收更多的光能。SOD活性变化不仅与弱光处理强度有关,而且与弱光处理时间长短也有关;SOD活性在轻度弱光处理下升高,严重弱光逆境下下降;短期弱光处理下,SOD活性上升程度越大,品种耐弱光性程度越强,长期弱光处理下,SOD活性降低程度越大耐弱光性越强[13, 18]。对于APX来说,如果进行短期的弱光处理,则其活性高的黄瓜品种可能耐弱光能力较强,如果进行长期弱光处理,则其活性降幅低的黄瓜品种可能耐弱光能力较强中国论文下载中心。因此,通过SOD和APX来初步鉴别黄瓜耐弱光能力时,弱光处理时间长短和弱光强度显得尤为重要,这可能是很多弱光胁迫研究中,酶活性变化复杂性的原因之一。

由于弱光处理早期APX活性增强,导致AFR的大量产生,此时DHAR和MDHAR对AFR的清除将起到关键作用。但是本研究只观察到DHAR活性在弱光处理第5天时有所增强,而MDHAR活性反而比对照要弱,说明在黄瓜弱光胁迫中,尤其是早期,对AFR的清除主要是DHAR在发挥作用。而且此时S1叶片中的DHAR增幅要高于S404,使得S1所产生的AsA对H2O2的清除能力要远远强于S404。同时AsA在S1叶片中含量的提高,也有利于增强其对氧化胁迫的抵御能力。在弱光胁迫下,MDHAR活性虽然有所降低生物论文,但是S1类囊体中的酶活性仍然高于S404。

GR被认为是维持谷胱甘肽处于还原型的一种关键酶[19]。在弱光胁迫下,S1和S404叶片中的GR活性与对照相比都有所降低,这种结果与前人[20-21]的研究比较一致。这表明GR在清除H2O2和维持GSH含量方面并没有扮演重要的角色。

NADPH作为植物把光能转变成化学能的贮藏形式之一,在植物碳同化过程中发挥着重要的作用,它能将CO2转化成稳定的碳水化合物。在PSI水-水循环中,AFR和GSSG的还原都需要NADPH的参与。而催化这两个反应的MDHAR和GR在弱光下活性比对照都有所降低,可能与细胞内NADPH含量有关。弱光下,由于植物吸收的光能较少,势必导致化学能NADPH含量降低,影响MDHAR和GR所催化的反应。进而会影响到PSI电子传递速率。在MDHAR所催化的还原反应中,弱光下,S1可能通过消耗更多的NADPH以产生更多的AsA,以抵御氧化胁迫;而在GR所催化的反应中,S1却降低了对NADPH的消耗,更多的用于碳同化,形成更多的碳水化合物。S404却相反。因此,耐弱光品种S1可能通过调节NADPH在PSI水-水循环电子传递链中的分配来更好地适应弱光逆境。


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