氧化铈纳米颗粒(CeO2 NPS),因具有较强的自由基清除能力和抗氧化酶特性,已被证明可提高植物的耐盐性,但其对辣椒种子引发作用和机制尚不明确.为揭示CeO2 NPS种子引发处理辣椒对盐胁迫下的萌发及幼苗生长的影响,以辣椒品种(Capsicum annuum)茂蔬 360 为试验材料,设置了 7 个CeO2 NPS浓度(0、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mmol·L-1),以未引发处理组为对照,研究不同浓度CeO2 NPS种子引发处理后对盐胁迫下辣椒种子萌发、幼苗生物量和生理生化指标的影响.结果表明:(1)0.5 mmol·L-1 CeO2 NPS种子引发处理后的种子,其可溶性蛋白质、脯氨酸含量和过氧化氢酶(CAT)活性、抗坏血酸(AsA)含量和 AsA/DHA比值显著提高,超氧阴离子(O2-)含量显著降低;盐胁迫下,该处理种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数最大.(2)0.4 mmol·L-1 CeO2 NPS种子引发处理的幼苗在盐胁迫下的鲜重、干重和根长最大,幼苗的可溶性蛋白质、AsA含量和AsA/DHA比值均显著提高.综上认为,CeO2NPS引发处理不仅可通过降低种子水势、促进贮藏物质代谢和提高抗氧化能力提高种子在盐胁迫下的发芽率,还可在苗期通过增强蛋白合成和抗坏血酸-谷胱甘肽循环(AsA-GSH)促进盐胁迫下幼苗的生长.

为了探明梭鱼草叶片细胞应对Pb2+胁迫的生理机制,研究以液培法考察了不同浓度Pb2+胁迫下梭鱼草叶片丙二醛(MDA)与叶绿素含量,以及抗氧化酶活性、抗氧化剂含量和乙二醛酶系统的变化规律.结果表明,(1)5.0 mg/L Pb2+胁迫第14天和第21天时,梭鱼草叶片叶绿素含量,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性,抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、谷胱甘肽(GSH)、非蛋白巯基总肽(NPT)和植物螯合肽(PCs)等抗氧化剂含量没有发生明显变化;第21天时叶片细胞中甲基乙二醛(MG)含量显著增加,而MDA含量无明显增加.(2)10.0 mg/L Pb2+处理至第21天时,梭鱼草叶片MDA、MG、GSH及NPT含量及过氧化物酶(POD)活性明显增加,而脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、甲基乙二醛酶Ⅱ(Gly Ⅱ)活性呈相反变化趋势.(3)在15.0 mg/L Pb2+处理期间,梭鱼草叶片MDA含量显著增加,其GSH、NPT、PCs被诱导合成以螯合细胞中过量积累的Pb2+;同时叶片POD、SOD、APX活性和AsA含量显著增加.15.0 mg/L Pb2+处理第21天时,乙二醛酶系统已经不能缓解高浓度Pb2+胁迫诱发的羰基胁迫.可见,梭鱼草叶片对5.0 mg/L Pb2+具有良好的耐受性;在较高浓度(≥10.0mg/L)Pb2+胁迫下,梭鱼草叶片细胞膜脂过氧化作用加剧,此时其主要通过合成非蛋白巯基化合物、增加抗氧化酶活性及AsA含量来减缓氧化损伤;本试验条件下梭鱼草叶片乙二醛酶系统没有表现出明显的解毒作用.

为了探究外源褪黑素对低温逆境条件下番茄光合系统破坏的缓解机制,设置常温+水(NW)、常温+褪黑素(NM)、低温+水(CW)、低温+褪黑素(CM)4 个处理,对番茄幼苗光合与叶绿素荧光参数、叶绿体抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环效率进行分析.结果表明:与NW相比,CW的光合速率下降了 50.3%～72.6%,叶绿体中的丙二醛含量升高了17.5%～132.7%,超氧阴离子产生速率、H2O2含量分别升高了 86.5%～235.9%、96.6%～208.4%;而低温下施用褪黑素显著缓解了这一趋势,CM 处理光合速率比 CW 提升了22.7%～24.7%,丙二醛含量、超氧阴离子产生速率、H2 O2 含量分别降低了 16.6%～29.0%、14.9%～22.7%、10.7%～27.1%.与CW相比,CM处理光系统Ⅱ光化学能转化系数和调节性能量耗损系数分别升高了15.8%和7.2%,非调节性能量耗损系数下降了 24.7%,AsA-GSH循环中关键代谢酶活性均有不同程度的增强.综上,低温下施用外源褪黑素可以平衡光系统Ⅱ的能量分布,增强叶绿体中AsA-GSH循环的活性氧清除效率,进而缓解低温引起的光抑制.

为了探讨外源ABA对火龙果苗活性氧(ROS)代谢的调控作用,阐明ABA提高火龙果耐寒性的机理,以'台湾6号'红心火龙果扦插苗为材料,用150 mg/L的ABA预处理后,进行10 d的低温胁迫(8 ℃/0 ℃,12 h/12 h),测定火龙果苗相关生理指标.结果表明,(1)低温胁迫后,火龙果苗出现水渍状斑点及萎焉黄化等寒害症状,寒害指数达0.52,而外源ABA处理使寒害指数降低至0.20.(2)低温胁迫使火龙果苗O2-产生速率和H2O2含量显著增加,丙二醛(MDA)含量及相对电导率(REC)也显著升高;外源ABA显著降低了 H2O2含量、MDA含量和REC.(3)火龙果苗SOD、POD、CAT活性在低温胁迫下显著增强,外源ABA使这些酶活性进一步增强.(4)低温胁迫使火龙果苗APX、DHAR、GR及MDHAR活性显著增加,AsA、GSH、DHA、GSSG含量也显著提升,但AsA/DHA和GSH/GSSG比值下降;外源ABA可显著提高APX、GR及MDHAR活性,增加AsA、GSH含量,并提高AsA/DHA、GSH/GSSG比值.可见,外源ABA处理能增加火龙果苗抗氧化酶活性和AsA-GSH循环的代谢活性,增强ROS的清除能力,减轻膜脂过氧化程度和电解质外渗,有效缓解火龙果苗受到的寒害.

以盆栽香橙为试材,分析不同施用浓度Se6+和Se4+对植株生长和抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环的影响.结果表明:两种价态硒均可促进香橙生长,主要表现在增加了叶面积、株高、鲜质量和干质量.施用Se6+显著提高了香橙硒含量,且硒主要分配在叶片;而施用Se4+虽能提高硒含量,但其含量远低于Se6+处理,且主要分配在根系.施硒提高了叶片叶绿素和过氧化氢(H2O2)含量,且Se6+处理高于Se4+处理.Se6+浓度≤2.0 mg·L-1处理能提高谷胱甘肽还原酶(GR)与谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)活性、GSH与氧化型谷胱甘肽(GSSG)量,Se6+浓度≥4.0 mg·L-1处理降低GSH循环的物质和酶活性;而Se4+浓度≤2.0 mg·L-1处理能提高脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)与抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,且具有较高的AsA/[AsA+脱氢抗坏血酸(DHA)]比值,Se4+浓度≥4.0 mg·L-1处理的GSH循环的物质和酶活性升高.综上,硒的不同价态和施用浓度对AsA-GSH循环相关物质含量和酶活性的影响不同.结合香橙生长指标和抗氧化水平,Se6+和Se4+的适宜浓度分别为2.0和4.0 mg·L-1.

以天香台阁四季桂(Osmanthus fragrans cv.‘Tian Xiang TaiGe’)为材料,研究干旱(轻度、中度和重度)、高温(40℃)及干旱高温协同胁迫对四季桂叶片抗氧化防御系统的影响.结果显示,干旱胁迫下,四季桂活性氧(ROS)逐渐积累,膜脂过氧化程度加深;轻度和中度干旱胁迫下,抗氧化酶活性显著升高;重度干旱胁迫下,抗坏血酸(AsA)及其还原力(AsA/DHA)显著降低,谷胱甘肽(GSH)及其还原力(GSH/GSSG)以及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环相关酶活性呈先上升后下降的趋势,在中度干旱胁迫时达到峰值.高温胁迫显著增强ROS积累、抗氧化酶活性、抗氧化剂含量及AsA-GSH循环效率.干旱高温协同胁迫下,四季桂所受伤害大于单一胁迫,ROS在抗氧化酶的作用下增幅减缓;随着胁迫强度的加剧,AsA-GSH循环效率呈先增加后下降的趋势,重度协同胁迫时显著降低,无法维持氧化还原平衡.四季桂在干旱高温胁迫下能快速启动体内抗氧化防御系统,清除体内过量的ROS,增加机体还原力,以减缓胁迫带来的伤害.

以2年生葡萄(Vitis vinifera L.)酿酒品种赤霞珠扦插苗为材料,在水培条件下,分别用O、0.05、0.10和0.20 mg/L 24-表油菜素内酯(EBR)预处理幼苗,然后进行50 mmol/L NaCl胁迫,分别在胁迫6d和12d测定幼苗叶片中超氧阴离子(O2(-))、丙二醛(MDA)、抗氧化物质含量以及相关酶活性,探讨EBR预处理对葡萄幼苗耐盐性的影响.结果表明:与单独盐胁迫处理相比,不同浓度的EBR预处理使盐胁迫葡萄幼苗叶片O2(-)和MDA含量显著降低,同时使其抗氧化物质抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)、超氧化物歧化酶(SOD)活性显著升高;其中,0.10 mg/L EBR预处理的表现最佳,在盐胁迫12d时,其葡萄叶O;和MDA含量比单独盐胁迫处理分别显著降低30.5％和22.0％,其叶片相应AsA和GSH的含量较单独盐胁迫处理分别显著提高82.8％和27.9％,且GR、APX和SOD活性分别显著提高7.2％、8.5％和24.0％.研究发现,在盐胁迫条件下,适宜浓度的外源BRs预处理能够显著降低葡萄叶片中活性氧含量,提高抗氧化物质含量和抗氧化酶活性,以促进AsA-GSH循环的快速有效运转,有效减轻植株的过氧化伤害,缓解盐胁迫对葡萄幼苗的伤害,提高葡萄的耐盐性.

以玉米(Zea mays L.)品种'郑单958'为实验材料,分析外施壳聚糖对镉胁迫下玉米幼苗生物量、叶片镉含量、叶片超氧阴离子(O·-2)产生速率和过氧化氢(H2O2)的含量,以及抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环中抗氧化酶的活性及抗氧化物含量的影响.结果显示,随着镉胁迫时间的延长,玉米幼苗发生氧化胁迫,叶片抗氧化酶(APX、GR、DHAR、MDHAR)活性和抗氧化物(AsA、GSH)的含量降低,镉积累过量会抑制玉米幼苗的生长.施加壳聚糖可以降低镉胁迫下玉米幼苗叶片O·-2的产生速率和H2O2含量,提高上述抗氧化酶活性和抗氧化物的含量,促进AsA和GSH的再生,维持细胞的氧化还原状态,促进玉米幼苗的生长.研究结果表明壳聚糖处理后玉米幼苗保持了较高的AsA-GSH循环运作效率,提高了抗氧化能力,可有效缓解镉胁迫对玉米幼苗生长的抑制.

为探讨铝胁迫对杉木抗坏血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循环的影响,明确AsA GSH循环在杉木耐铝性中的作用,以耐铝(YX26)和铝敏感型(YX5)杉木家系为材料,分析了铝胁迫对不同耐铝型杉木叶片氧化损伤、抗氧化酶活性和AsA-GSH循环系统的影响.结果表明:(1)铝胁迫显著增加杉木叶片丙二醛(MDA)含量,而且YX5叶片中MDA含量增幅显著大于YX26.(2)铝胁迫不同程度增加了2个杉木家系叶片过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDAR)活性以及抗坏血酸(AsA)、脱氢抗坏血酸(DHA)、还原型谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量,而且除AsA含量外,铝胁迫下YX26中上述酶活性和非酶性抗氧化剂含量的增幅均大于YX5.(3)铝胁迫下YX5叶片中过氧化氢酶(CAT)和脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)的活性受到显著抑制,而YX26中这两个酶的活性却有所增加,且YX26中的DHAR活性显著高于对照.(4)铝胁迫抑制了2个杉木家系超氧化物歧化酶(SOD)活性,但YX26中SOD活性的降幅小于YX5.研究认为,铝胁迫下通过维持AsA-GSH循环酶活性和非酶性抗氧化系统的高效运转,增强自身活性氧清除能力是耐铝型杉木家系具有较强铝耐能力的生理基础.

该试验以3个不同黑穗醋栗品种‘亚德’(Adelinia)、‘布劳德,(Brodtrop)和‘黑丰,(Heifeng)为材料,分析黑穗醋栗8个不同发育时期叶片(幼叶到衰老叶)中的抗坏血酸(AsA)含量、合成与代谢相关酶活性,以明确叶片生长发育及自然衰老过程中AsA含量与代谢合成相关酶之间的关系,为寻找黑穗醋栗最佳叶片采摘时期、AsA含量调控及延缓叶片衰老进程研究奠定基础.结果表明:(1)不同品种黑穗醋栗叶片中AsA含量和AsA相关代谢物水平存在明显的多样性;在叶片生长发育过程中,叶片总抗环血酸(T AsA)和AsA含量在3个品种中变化趋势一致,均在成熟期叶中达到最高,其中‘亚德’成熟期叶片中AsA含量最高(98.33 μmol/g),之后随着叶片的衰老而迅速下降,在衰老后期降至34.57 μmol/g.(2)在叶片生长发育进程中,L-半乳糖途径中的关键酶L-半乳糖-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)活性变化与AsA含量变化趋势一致;AsA-GSH循环再生代谢中,脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性在展叶期最高,之后随着叶片的衰老而降至最低,这与AsA含量变化趋势相似,而抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性变化与之正好相反;叶片H2O2含量则随着叶片的衰老逐渐增加,至衰老期达到最高.(3) GalLDH与T-AsA、AsA、氧化型抗坏血酸(DHA)、DHAR和MDHAR呈现极显著正相关关系,即叶片中GalLDH活性越高,叶片中AsA含量也越高;DHAR与T-AsA、AsA和DHA也存在极显著正相关关系.研究认为,黑穗醋栗叶片中AsA含量于成熟期达到最高,且品种间存在显著差异;GalLDH、DHAR可能是黑穗醋栗叶片AsA合成代谢的关键酶,可通过增强GalLDH和AsA-GSH循环系统相关酶活性来提高黑穗醋栗叶片中的AsA含量,进而延缓其衰老.