鎘脅迫對(duì)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(duì)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(duì)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(hào):S572文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):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(duì)植物生長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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(duì)之間存在動(dòng)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(yíng)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(duì)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(jiǎn)介:袁祖麗(1963)女河南南陽(yáng)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(shì)。在鎘濃度為5mgL時(shí)APX活性最大顯著高于對(duì)照10.8%當(dāng)鎘濃度為25mgL時(shí)APX活性較對(duì)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(duì)照增加0.5%和對(duì)照差異不顯著。圖4不同濃度鎘脅迫對(duì)烤煙葉片APX活性的影響2.5鎘脅迫對(duì)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(duì)照相比差異顯著比對(duì)照高31.2%當(dāng)鎘濃度5mgL時(shí)GR活性呈逐漸下降趨勢(shì)但在鎘濃度為25mgL時(shí)GR活性仍顯著高于對(duì)照9%在鎘濃度為50mgL時(shí)GR活性略低于對(duì)照0.3%兩者間差異不顯著。圖5不同濃度鎘脅迫對(duì)烤

10、煙葉片GR活性的影響2.6鎘脅迫對(duì)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(duì)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(duì)照增加57%當(dāng)鎘濃度為5mgL時(shí)MDA含量比對(duì)照升高13.5%當(dāng)鎘濃度為25mgL時(shí)MDA含量比對(duì)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(duì)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(shì)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