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模拟酸雨对毛竹叶片抗氧化酶活性及释放绿叶挥发物的影响
植物生态学报
2014, 38 (8):
896-903.
DOI: 10.3724/SP.J.1258.2014.00084
为了探讨酸雨胁迫与毛竹(Phyllostachys pubescens)绿叶挥发物(green leaf volatiles, GLVs)释放规律以及抗氧化酶活性的关系, 通过盆栽试验, 采用不同pH值(5.6、4.0、2.5)的模拟酸雨对毛竹三年生实生苗进行处理, 研究酸雨对毛竹叶片可溶性蛋白质含量、丙二醛(MDA)含量和抗氧化酶活性的影响, 并采用热脱附/气相色谱/质谱联用技术对毛竹释放的GLVs成分和含量进行分析。结果表明: 酸雨胁迫下毛竹叶片MDA含量明显增加, pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天毛竹叶片MDA含量与对照相比增加了43.0% (p < 0.01); pH 4.0处理MDA含量增加缓慢, 处理75天时MDA含量比对照增加了0.36倍(p < 0.01)。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理45天时, 毛竹叶片可溶性蛋白质含量极显著增加, 与对照相比分别增加了32.0%和65.0% (p < 0.01)。在酸雨胁迫下, 毛竹叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的响应时间存在一定差异, 表现为互相协调, pH 2.5模拟酸雨胁迫处理SOD活性和POD活性分别在45天和60天时达到最大值, 分别为对照的1.67倍和1.31倍(p < 0.01), 随后降低。pH 4.0和pH 2.5模拟酸雨胁迫处理, 毛竹叶片GLVs含量比对照分别增加26.4%和132.9% (p < 0.01), 新增GLVs为 (E)-2-辛烯醛、2-乙基己醛、(E)-2-己烯醛和(E)-2-壬烯醛。研究表明: 酸雨胁迫条件下, 毛竹可以通过调节保护酶活性、可溶性蛋白质含量和释放GLVs来提高适应环境的能力。  View image in article
图3
不同处理毛竹叶片抗氧化酶活性的变化(平均值±标准误差)。A, 超氧化物歧化酶。B, 过氧化物酶。C, 过氧化 氢酶。
正文中引用本图/表的段落
由图3A可以看出, pH 5.6处理毛竹叶片SOD活性与对照无显著差异。初期pH 4.0和pH 2.5处理SOD活性增加缓慢, 处理15天时与对照无显著差异, 处理30天后pH 2.5处理SOD活性迅速增强, 45天时达到最大值, 为对照的1.67倍(p < 0.01), 随后其SOD活性迅速降低, 在处理75天时SOD活性为对照的83.7%, 差异极显著(p < 0.01); pH 4.0处理于60天时SOD活性达到最大值, 比对照增加52.7%, 差异极显著(p < 0.01)。
酸雨处理初期, 毛竹叶片POD活性与对照无显著差异(图3B)。pH 4.0处理POD活性增加缓慢, 于处理75天时达到最大, 比对照增加12.8%, 差异显著(p < 0.05)。pH 2.5酸雨处理使毛竹叶片POD活性迅速增强, 并在处理30天时与对照差异显著(p < 0.05), 在60天达到最大值, 比对照提高了31.0% (p < 0.01), 随后降低, 但仍与对照差异极显著。
酸雨胁迫初期, pH 4.0和pH 2.5处理的毛竹叶片CAT活性与对照之间无显著差异(图3C), 随着胁迫时间延长, CAT活性逐渐增强, 分别在第60天和第45天时达到最大值, CAT活性分别是对照的1.08倍和1.35倍(p < 0.01), 随后毛竹叶片CAT活性降低。pH 5.6处理毛竹叶片CAT活性与对照差异不显著。
研究表明, 随着酸雨处理时间延长, 植物叶片产生过量的ROS, SOD活性提高, 催化超氧阴离子自由基歧化生成基态的分子氧和H2O2增多, POD和CAT活性随之提高(赵栋等, 2010), 这与本研究酸雨处理的结果一致(图3)。说明在酸雨胁迫初期, 毛竹叶片启动活性氧清除系统以维持活性氧的动态平衡(龙云等, 2009; Kacharava et al., 2013)。但随着胁迫强度加剧和时间延长, 毛竹叶片SOD活性迅速下降, 表明歧化超氧阴离子的能力下降, CAT活性随之下降, 但POD活性保持稳定来抵御胁迫, 说明3种保护酶对酸雨胁迫的响应时间可能存在一些差异(刘芳等, 2012; Chen et al., 2013)。酸雨胁迫下毛竹叶片抗氧化酶活性的变化趋势表明, 毛竹可以通过SOD、POD和CAT的协同作用在一定程度上降低自由基对植物体的伤害, 因此SOD、POD和CAT的活性变化可作为研究酸雨对毛竹叶片膜系统影响的敏感指标。
本文的其它图/表
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