鎘脅迫對烤煙葉片抗氧化系統(tǒng)的影響

1、河南農(nóng)業(yè)科學(xué)鎘脅迫對烤煙葉片抗氧化系統(tǒng)的影響袁祖麗吳中紅劉秀敏(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院河南鄭州450002)摘要:通過水培試驗(yàn)研究了不同濃度鎘脅迫(0mgL5mgL25mgL50mgL)對烤煙葉片抗氧化系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明:25mgL鎘脅迫下過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性最大5mgL時(shí)過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)及谷胱甘肽還原酶(GR)活性最大隨著鎘濃度增大烤煙葉片抗氧化酶活性逐漸降低丙二醛

2、(MDA)含量隨鎘濃度增大而逐漸增加。關(guān)鍵詞:烤煙鎘脅迫活性氧抗氧化酶中圖分類號:S572文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10043268(2008)07004304EffectsofCadmiumStressonActivityofAntioxidantEnzymesinFluecuredTobaccoLeavesYUANZuliWUZhonghongLIUXiumin(CollegeofLifeSciencesHenanAgricultur

3、alUniversityZhengzhou450002China)Abstract:Theeffectsofcadmiumstressonactiveoxygenscavengingsysteminfluecuredtobaccoleaveswerestudiedbyhydroponics.Theresultsshowedthattheactivitiesofperoxidase(POD)superoxidedismutase(SOD)

4、reachmaximawhentheconcentrationofthecadmiumwasat25mgLTheactivitiesofcatalase(CAT)bateperoxidase(APX)glutathionereductase(GR)reachmaximawhentheconcentrationofthecadmiumwasat5mgLAntioxidantenzymesactivityconsiderablyincrea

5、sedatfirstthendeclinedbutmalondialdehyde(MDA)graduallyenhancedwiththeconcentrationsofthecadmiumincreasing.Keywds:CadmiumstressFluecuredtobaccoActivatedoxygenAntioxidativeenzymes鎘(cadmium)是一種植物非必需的重金屬元害植物體內(nèi)有一套由抗氧化酶包括超氧化物歧

6、化素很容易被根吸收且部分被運(yùn)輸?shù)降厣喜?。?SOD)、過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物鎘污染可以對植物生長發(fā)育造成一系列傷害。有研酶(APX)和谷胱甘肽還原酶(GR)等組成的高效抗究表明重金屬脅迫影響植物生長發(fā)育的重要原因氧化系統(tǒng)來抵御活性氧的攻擊。SOD可清除超氧之一是脅迫條件下植物體內(nèi)超氧陰離子(O2)和過陰離子(O2)并能將其轉(zhuǎn)化為活性較弱的H2O2而氧化氫(H2O)等活性氧(AOS)的產(chǎn)生和清除平衡2CATAPX和GR清除

7、H2O2將其還原為水。袁被打破后大量積累破壞蛋白質(zhì)、核酸和細(xì)胞膜等結(jié)祖麗等采用水培試驗(yàn)研究了鎘對煙草葉片超微結(jié)構(gòu)干擾細(xì)胞的正常代謝使植物的生長和發(fā)育受構(gòu)及部分元素含量的影響嚴(yán)重玲采用盆栽試驗(yàn)阻。正常情況下植物體內(nèi)的活性氧和抗氧化系統(tǒng)研究了煙草葉片膜保護(hù)酶系統(tǒng)SODPODCAT對之間存在動態(tài)平衡使活性氧保持在較低水平。植土壤中鎘脅迫的響應(yīng)高家合通過營養(yǎng)液水培試物在逆境脅迫下大量活性氧產(chǎn)生為了避免氧化傷驗(yàn)研究了不同濃度鎘對烤煙抗氧化酶系統(tǒng)S

8、OD收稿日期:20080325基金項(xiàng)目:河南省教育廳自然基金項(xiàng)目(2006180012)作者簡介:袁祖麗(1963)女河南南陽人副教授博士主要從事植物資源及污染生態(tài)方面的研究。43[12]..[4][5][6][3][7]河南農(nóng)業(yè)科學(xué)APX活性呈現(xiàn)緩慢先升高后下降的趨勢。在鎘濃度為5mgL時(shí)APX活性最大顯著高于對照10.8%當(dāng)鎘濃度為25mgL時(shí)APX活性較對照增加9.1%差異顯著當(dāng)鎘濃度為50mgL時(shí)APX活性比25mgL下降8.5

9、%但仍比對照增加0.5%和對照差異不顯著。圖4不同濃度鎘脅迫對烤煙葉片APX活性的影響2.5鎘脅迫對烤煙葉片GR活性的影響試驗(yàn)結(jié)果顯示(圖5)在不同濃度鎘脅迫下GR活性先增加后減少。其中烤煙葉片在鎘濃度為5mgL時(shí)GR活性最大與對照相比差異顯著比對照高31.2%當(dāng)鎘濃度5mgL時(shí)GR活性呈逐漸下降趨勢但在鎘濃度為25mgL時(shí)GR活性仍顯著高于對照9%在鎘濃度為50mgL時(shí)GR活性略低于對照0.3%兩者間差異不顯著。圖5不同濃度鎘脅迫對烤

10、煙葉片GR活性的影響2.6鎘脅迫對烤煙葉片MDA含量的影響由圖6可知隨著鎘濃度的增大烤煙葉片圖6不同濃度鎘脅迫對烤煙葉片MDA含量的影響MDA含量逐漸升高。當(dāng)鎘濃度達(dá)到50mgL時(shí)MDA含量最大比對照增加57%當(dāng)鎘濃度為5mgL時(shí)MDA含量比對照升高13.5%當(dāng)鎘濃度為25mgL時(shí)MDA含量比對照增加25%。各處理間差異均達(dá)顯著水平。3結(jié)論與討論試驗(yàn)結(jié)果顯示隨著鎘脅迫濃度增大烤煙葉片抗活性氧毒害的內(nèi)源保護(hù)酶(SODPODCAT)活性先升

11、后降可能是低濃度鎘脅迫下生物體內(nèi)活性氧增多抗氧化酶活性也應(yīng)急性的升高共同組成能夠有效清除活性氧的抗氧化系統(tǒng)在一定程度上減輕了活性氧對膜的傷害隨著鎘濃度的增大活性氧增多超過了酶防御反應(yīng)限度導(dǎo)致酶活性降低。這與薛泰麟等、林匡飛等、姚曉惠、孫光聞研究相一致。APX以抗壞血酸(ASA)為底物將H2O2還原為H2O。Okmanen等在擬南芥中發(fā)現(xiàn)ASA含量不足時(shí)APX活性低因此高活性APX與高含量ASA一致。本試驗(yàn)中APX活性呈現(xiàn)先升后降的趨勢可

12、能與ASA作為反應(yīng)底物的濃度有關(guān)低濃度鎘脅迫下ASA具有還原和絡(luò)合重金屬的作用能清除植物體內(nèi)受重金屬脅迫產(chǎn)生的活性氧。但重金屬濃度超過一定界限時(shí)ASA濃度下降A(chǔ)PX活性降低?？箟难?ASA)谷胱甘肽(GSH)循環(huán)系統(tǒng)是清除活性氧和自由基的重要途徑。ASAGSH循環(huán)系統(tǒng)可直接清除活性氧或通過產(chǎn)生非酶抗氧化劑降低細(xì)胞內(nèi)活性氧水平抑制膜脂過氧化作用。GR是ASAGSH循環(huán)系統(tǒng)的一種關(guān)鍵酶它能把氧化型谷胱甘肽(GSSG)還原成還原型谷胱甘肽(

13、GSH)。植物細(xì)胞在較高濃度GSH時(shí)可有效還原SS健穩(wěn)定SH族使膜蛋白結(jié)構(gòu)穩(wěn)定GSH可以清除因重金屬誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧也可作為合成植物螯合肽(phytochelatinsPCs)的原料而PCs在解除重金屬毒害過程中有重要作用。GR在鎘濃度較低時(shí)活性上升濃度高時(shí)活性下降。原因可能是低濃度鎘與GSH相結(jié)合形成金屬絡(luò)合物降低游離鎘離子含量提高GR活性而高濃度鎘能破壞GSH的結(jié)構(gòu)且GSH與鎘的結(jié)合能力有限使GSH清除OH的能力和GR活性下降。本試