论文部分内容阅读
本文分别以甘草、春小麦、马铃薯和蚕豆幼苗为实验材料,对PEG溶液渗透胁迫和高温胁迫下乙烯的相关代谢及其应用进行了研究。研究结果表明,乙烯与多胺间的相关性与胁迫程度密切相关:在轻度胁迫下甘草、小麦、马铃薯和蚕豆幼苗叶片乙烯产生的改变对多胺含量皆无显著的影响;在深度胁迫下,抑制乙烯产生皆显著减轻了多胺含量的下降,而促进乙烯产生则加强了多胺含量的下降。
在甘草幼苗叶片中,深度胁迫下乙烯产生与亚精胺含量在数量上存在着显著的负相关;如果外源提供充足的S-腺苷蛋氨酸(SAM)这一乙烯与多胺(精胺和亚精胺)的共同底物,乙烯产生与亚精胺含量数量上的显著负相关依然存在。鉴于SAM易于被植物根系吸收并在植物体内运输(Smith1990),引起深度胁迫下乙烯与亚精胺显著负相关的主要原因可能并不是通常所认为的二者关于底物的竞争,而可能是其它因素。
许多研究报道了乙烯与多胺相互抑制对方的合成,其原因通常被认为是SAM库容不足时乙烯与多胺(Spd和Spm)对SAM的竞争,或者是乙烯与多胺或二者代谢的中间产物对对方合成酶活性的抑制(Pandey等2000)。关于二者相关性机制的研究集中在对对方合成的影响方面,而关于二者对对方分解氧化的影响缺乏应有的重视与研究。
活性氧、自由基是植物体内重要的代谢物质,在植物的生长发育、信号传导及逆境生理中具有重要的作用(Turpaev2002)。在轻度胁迫下甘草、小麦、马铃薯及蚕豆叶片内O2-和H2O2产生速率较低,改变乙烯产生速率对O2-和H2O2产生速率也无显著影响;但是在深度胁迫下,O2-和H2O2产生速率大幅度提高,而且乙烯产生速率增加显著促进了O2-和H2O2产生速率的进一步提高,反之乙烯产生速率的下降则显著抑制了O2-和H2O2产生速率的提高。另一方面,在深度胁迫下,外源H2O2也显著促进了乙烯产生速率的提高。可见在深度胁迫下乙烯与活性氧相互促进对方的产生。
DAOs和PAOs是植物体内两类重要的多胺氧化酶,在轻度胁迫下乙烯产生速率的变化对DAOs和PAOs活性的变化无显著影响;但在深度胁迫下,提高乙烯产生显著促进了渗透胁迫下DAOs和PAOs活性的提高,而抑制乙烯产生则显著降低了DAOs和PAOs活性的提高。特别值得注意的是在深度胁迫下DAOs和PAOs活性的变化与O2-和H2O2产生速率的变化相一致,而且外源H2O2显著加速了DAOs和PAOs活性的提高,并由此促进了多胺含量4的下降。这说明活性氧、自由基在深度胁迫下起着提高多胺氧化酶活性、促进多胺氧化分解的重要作用。该研究对于完善人们对逆境胁迫下乙烯与多胺相关性的认识具有一定的价值。钴元素(Co)可抑制ACC氧化酶的活性,并显著抑制乙烯的产生(Lau等1976,Locke等2000)。我们的研究表明CoCl2处理在轻度的渗透胁迫或高温胁迫下对活性氧水平及细胞膜损伤无显著影响;但在胁迫程度严重时,则显著减轻了渗透胁迫和高温胁迫所引起的多胺含量与抗氧化酶活性的下降以及活性氧产生的增加,从而在一定程度上减轻了胁迫引起的细胞膜损伤。这一研究结果加深了关于逆境条件下Co生理作用的认识,并进而应用于提高作物的抗逆能力具有一定的意义。
综上所述,我们可以得出如下结论:1.在轻度渗透胁迫下,甘草、小麦、马铃薯和蚕豆幼苗叶片乙烯产生的变化对活性氧、自由基的水平及多胺含量无显著影响;在深度渗透胁迫下,乙烯与多胺之间在以甘草、小麦、马铃薯和蚕豆幼苗为实验材料的研究中均存在相互抑制的关系。
2.深度胁迫下乙烯与多胺之间相互抑制的主要原因可能不是关于共同底物SAM的竞争,而是二者通过影响活性氧、自由基水平及细胞膜损伤程度,进一步影响对方的代谢实现的。在深度胁迫下,乙烯提高了活性氧、自由基产生及细胞膜损伤的程度,提高了多胺氧化酶的活性,这可能是深度胁迫下乙烯降低多胺含量的重要原因。这一研究结果对完善人们对乙烯与多胺的相关性机理的认识具有一定的价值。
3.Co作为乙烯产生的抑制剂,可减缓深度渗透胁迫下马铃薯幼苗及严重高温胁迫下蚕豆幼苗叶片内活性氧产生的增加及细胞膜损伤的加重,从而表现出一定的保护作用。