帮写植物学博士论文:对草坪植物根系活性氧清除酶及其变化的研究

<p>帮写<A href="http://www.51lunwen.org/jxsxbg/2011/0704/lw201107041157579830.html" target=_blank>植物学</A>博士论文:对草坪植物根系活性氧清除酶及其变化的研究</P> <p>Pick to: This paper studies the Pb stress on perennial ryegrass ( Lolium perenne ), creeping at Guying (Agrostis stolonifera ), CAT, SOD seedling roots in POD three scavenging enzyme activity level influence. The results show that, at low concentrations in plant roots under Pb stress reactive oxygen species scavenging enzyme activity levels generally increased, and with the stress time prolongs the level rises gradually. While in high concentration, enzyme activity increased dramatically, but the duration of the stress, enzyme activity is decreased sharply, lead poisoning effect increases, eliminating oxygen free radical scavenging enzymes function gradually disappear, of which, SOD, CAT enzyme activity change are more sensitive, but POD relative stability. Agrostis palustris HUDs on Pb stress resistance greater than perennial ryegrass.</P> <p>摘　要:本文研究了Pb胁迫对多年生黑麦草(Lolium perenne)、匍匐翦股颖(Agrostis stolonifera)幼苗根系内SOD、CAT、POD三种清除酶活性水平的影响。结果表明,在低浓度的Pb胁迫下植物根系内活性氧清除酶活性水平普遍增加,且随胁迫时间延长其水平逐渐上升。而在高浓度时,酶活性急剧增加,但随胁迫时间的延长,酶活性则急剧下降,铅毒害效应增加,清除酶消除氧自由基的作用逐渐消失,其中,SOD、CAT酶活性变化较为敏感,而POD相对稳定。匍匐剪股颖对Pb胁迫的抵抗作用大于多年生黑麦草。 <p> </P> <p>关键词:铅;毒害作用;活性氧清除酶;多年生黑麦草;匍匐翦股颖 <p> </P> <p>重金属污染已成为环境生物学关注的焦点,污染引起土壤对重金属离子自洁作用的丧失,由此造成对植物代谢的影响是显而易见的。有关重金属中隔、铅等对蔬菜、作物等的影响国外已有诸多报道[1,2],秦天才等(1994)[3]、吴燕玉等(1998)[4]指出镉、铅等对小白菜、水稻生长发育有影响,将降低产量。李柏林等(1989)[5]、周青等(1998)[6]、孔祥生等(1999)[7]、赵海泉等(1998)[8],通过对燕麦、大豆叶片在离体培养中发现,随叶片衰老重金属胁迫对活性氧清除酶有影响。但我们认为铅污染除经空气对植物叶片产生伤害外,在酸雨区铅、镉等重金属经各种途径富集在土壤后对植物根系的伤害是主要的,经根系主动吸收到达地上组织后才能对叶片等组织造成伤害。尤其是通过绿化草坪进行对污染土壤的植物修复时,其毒害作用更加显著。根系代谢对污染物的反应及其活性氧清除酶解毒作用和活性变化更加敏感。通过对草坪植物根系活性氧清除酶及其变化的研究,可获得更加准确信息,在实验室阶段可筛选抗性草坪种,同时对污染土壤用植物修复提供科学依据。 <p> </P> <p>1.材料与方法<BR>1.1　<A href="http://www.51lunwen.org/jxsxbg/2011/0704/lw201107041157579830.html" target=_blank>植物材料</A>培养<BR>多年生黑麦草、匍匐剪股颖为供试植物材料,0.50×0.40m2盆栽模拟试验,在蛭石为基质,Hongland培养液中进行沙培[9],待植物幼苗长出3片真叶,分别用Pb(CH3COO)2•3H2O(以Pb2+浓度计)浓度为0、5.0×10-4、1.0×10-3、2.5×10-3、5.0×10-3、10.0×10-3mol•dm-3的营养液进行处理,设3次重复。每天取样测定各项指标。<BR>1.2　测定方法<BR>1.2.1　超氧化物歧化酶(SOD)　活性测定采用季建平测试盒方法[10],酶活性单位用每毫升反应液中SOD抑制率达50%时所对应的SOD量为一个亚硝酸单位,用NU/ml表示。用Beckman6300分光光度计进行比色,550nm波长。<BR>1.2.2　过氧化氢酶(CAT)　活性测定采用X.H.波钦诺克的方法[9],酶活性单位用在20℃条件下,用1分钟内1克植物材料分解的过氧化氢的微摩尔数表示。<BR>1.2.3　过氧化物酶(POD)　活性测定采用X.H.波钦诺克的方法[9],酶活性单位用1克植物材料氧化愈创木酚的微摩尔数表示。用Beckman6300分光光度计进行比色,460nm波长。 <p> </P> <p>2.结果与分析<BR>2.1　Pb胁迫对植物根系内SOD含量水平的影响<BR>Pb处理后6d内随时间延长,SOD活性逐渐增加,第3-4d达到高峰。不同浓度对该酶活性的影响表现为“先仰后抑”的特点,即在低浓度Pb胁迫下,植物根系内形成的活性自由基较少,相应地SOD酶活性反应不大,随胁迫时间延长氧自由基浓度增加,SOD活性也相应增加,当二者间平衡被打破后,SOD活性受到抑制、甚至失活。<BR>从图1看出,在Pb胁迫下处理后第1-2d,SOD活性即开始明显增加,在5.0×10-4mol•dm-3～1.0×10-3mol•dm-3范围内,该酶活性随浓度梯度逐渐上升,显示随Pb毒害引起的氧自由基的大量出现,SOD活性相应增加并进行积极防御,处理浓度低于2.5×10-3mol•dm-3时,该酶活性稳步上升,显示出对氧自由基的清除作用发挥正常。处理浓度达5.0×10-3mol•dm-3和10.0×10-3mol•dm-3时,SOD活性在第3-4d时达到高峰,第5d后开始急剧下降,氧自由基对该酶的破坏作用开始出现。第10d,高浓度处理的幼苗叶片开始枯黄,第18d开始陆续死亡。植物根系内SOD酶活性的这种变化趋势与对作物离体叶片的测定结果相似[5-8],但试验中植物根系SOD酶活性水平要高于叶片,根系内酶活性水平增加幅度低于叶片,根系SOD活性高效率维持的时间较叶片长,说明根系对Pb毒害的耐受性较叶片强。<BR>匍匐翦股颖根系内SOD对氧自由基的清除能力强于多年生黑麦草,在较高的Pb胁迫下匍匐翦股颖SOD活性尽管也有降低,但仍保持在较高的水平上。高浓度Pb胁迫下多年生黑麦草SOD活性下降幅度更大。试验中匍匐剪股颖幼苗死亡期也比黑麦草晚6～7d。<BR>2.2　Pb胁迫对植物根系内CAT含量水平的影响<BR>相对于SOD而言,CAT对Pb毒害更加敏感,在Pb胁迫下很容易失活。Pb处理后的6d内随时间延长,CAT活性逐渐增加,第2-3d达到高峰。不同浓度对该酶活性的影响表现为“先仰后抑”的特点,即在低浓度Pb胁迫下植物根系内产生的活性氧自由基较少,由于SOD的歧化作用,自由基对该CAT活性影响较小,因而酶活性比较稳定,正常发挥对SOD歧化反应产物的分解作用;在高浓度的Pb胁迫下,氧自由基浓度增加会导致CAT的失活,平衡被打破。Pb对根系CAT活性的影响见图2。<BR>　　从图2看出,在处理的不同时段内,处理浓度低于2.5×10-3mol•m-3时,各时段CAT活性缓慢增加且较稳定。当浓度大于5.0×10-3mol•m-3时,处理后的第1-2d内,酶活性上升,3-4d后酶活性急剧下降,最终低于对照,表明Pb对植物根系细胞的毒害作用加重。该结果与文献中离体叶片中出现的结果相比[5-8],反应要激烈,说明根系组织对Pb毒害的耐受性弱于叶片组织。<BR>匍匐剪股颖根系内CAT活性强于多年生黑麦草,对氧自由基的清除能力强于多年生黑麦草。试验中,处理浓度高于5.0×10-3mol•m-3时,Pb毒害对匍匐剪股颖根系CAT活性影响作用较显著;处理浓度高于2.5×1