外源NO對UV-B脅迫下紅松幼苗生理特性的影響.pdf

1、平流層臭氧的減少會導(dǎo)致到達(dá)地球表面的UV-B(280—320 nm)輻射顯著增強,增強的UV-B輻射對生物體有明顯的生物學(xué)效應(yīng)。一氧化氮(NO)作為UV輻射的第二信使,已成為當(dāng)前植物逆境生理和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)領(lǐng)域的研究熱點。本文分別研究了增強UV-B輻射、施加外源NO供體及二者復(fù)合作用對紅松(Pinus koraiensis)幼苗光合作用、自由基含量、抗氧化酶活性、類黃酮含量等生理生化指標(biāo)的影響,以此在不同層次探討紅松幼苗對環(huán)境UV-B輻射增強

2、、NO濃度升高的生態(tài)適應(yīng)機制,探明外源NO對UV-B脅迫下紅松幼苗生理特性的影響。主要結(jié)果如下:
　　 UV-B輻射增強顯著提高紅松針葉內(nèi)羥基自由基(·OH)、過氧化氫自由基(H2O2)和MDA含量；UV-B輻射增強誘導(dǎo)過氧化氫酶(CAT)、抗壞血酸過氧化物酶(APX)和超氧化物歧化酶(SOD)活性升高,顯著降低過氧化物酶(POD)活性(P<0.05)；抗氧化物質(zhì)中可溶性蛋白含量隨UV-B脅迫程度加強而顯著增加,而UV-B處理均

3、降低了類胡蘿卜素和UV-B吸收物質(zhì)(總酚、黃酮、縮合單寧)的含量。經(jīng)過40天UV-B輻射后紅松幼苗針葉蠟質(zhì)條紋狀隆起斷裂,破碎,條紋狀隆起數(shù)量減少,蠟質(zhì)顆粒增多。與對照相比,UV-B處理組紅松針葉蠟質(zhì)含量均降低,高劑量的UV-B輻射長期處理抑制了紅松針葉蠟質(zhì)的積累。紅松幼苗針葉蠟質(zhì)化學(xué)成分中烷類是主要成分,比重占50％以上,UV-B處理導(dǎo)致烷類和酚類比重隨著UV-B輻射處理強度的加強而降低；酯類的比重隨著UV-B輻射處理強度的加強而增加

4、。
　　 通過噴施不同濃度外源NO對紅松幼苗生理特性影響的研究中發(fā)現(xiàn),SNP促進(jìn)紅松幼苗生長的最佳噴施濃度為0.01mM。我們研究結(jié)果表明不同濃度外源NO對光合參數(shù)、光合色素含量、自由基含量、抗氧化酶活性影響顯著不同。0.1mM濃度SNP處理下紅松光合作用的影響主要是通過氣孔性限制因素引起的。光合色素含量、可溶性蛋白含量、類黃酮含量、CAT活性和POD活性的最大值都出現(xiàn)在0.01 mM濃度SNP處理,H2O2和MDA含量的最大值

5、出現(xiàn)在0.1mM濃度SNP處理,光合色素的最小值也出現(xiàn)在0.1mM濃度SNP處理。本研究發(fā)現(xiàn),高濃度外源NO也可能是一種脅迫因子。
　　 噴施適當(dāng)濃度的外源NO能顯著緩解UV-B脅迫對紅松幼苗葉片的傷害,研究結(jié)果表明外源NO供體SNP通過提高4種抗氧化酶活性、降低H2O2和MDA含量、增加類黃酮含量等措施來抵抗UV-B脅迫引起的傷害。植物防衛(wèi)反應(yīng)信號分子NO廣泛參與紅松幼苗對UV-B脅迫的應(yīng)答與防御,NO作為UV-B輻射的第二信

6、使介導(dǎo)了紫外脅迫信號的轉(zhuǎn)導(dǎo),并誘發(fā)細(xì)胞產(chǎn)生抗性反應(yīng)。外源NO誘導(dǎo)SOD、POD、CAT和APX活性增強,類黃酮含量增加,抗氧化物質(zhì)和抗氧化酶類在紅松幼苗體內(nèi)協(xié)同作用,在脅迫條件下清除過量的活性氧,維持活性氧代謝的平衡,保護(hù)膜結(jié)構(gòu),從而使紅松幼苗在一定程度上忍耐、減輕或抵御UV-B脅迫的傷害。對NO含量、NOS和NR活性測定結(jié)果表明紅松幼苗體內(nèi)的NO可能主要依靠NOS途徑產(chǎn)生,而不是NR途徑。
　　 綜上所述,本研究證實UV-B輻

7、射增強通過產(chǎn)生大量的自由基對紅松幼苗的生理代謝產(chǎn)生影響,而紅松幼苗通過提高抗氧化酶(CAT,APX,SOD)的活性和蛋白質(zhì)的含量來抵抗UV-B輻射引起的損傷,但其防御機制并不能有效的緩解這個傷害。外源NO對紅松幼苗生長生理的調(diào)控具有一定的劑量效應(yīng),0.01mM SNP處理對紅松幼苗生長生理的調(diào)控作用最明顯。高濃度外源NO也可能是一種脅迫因子。而適當(dāng)濃度的外源NO處理通過提高抗氧化酶活性、降低自由基含量、增加類黃酮含量等途徑顯著緩解UV-