铜胁迫下海州香薷的抗氧化响应研究文献综述和参考文献(3)
4.铜对抗氧化酶活性的影响
海州香薷中受铜胁迫诱导的抗氧化酶主要有超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)。钱猛[7]发现海州香薷根系中除APX活力在高浓度铜处理时下降外，POD、CAT和SOD的活力均随着铜处理浓度的增加而增加，叶片中，SOD和POD的活力随着铜浓度的增加而略有增加，CAT和APX的活力与对照组无显著差异。此外，海州香薷根系中POD和APX的活力远高于叶片，而CAT的活力却小于叶片。并据此提出根系中负责清除H2O2的酶主要是POD和APX，叶片中以CAT为主。张红晓等[9]发现铜处理后，SOD和POD的活力增加快速显著，随着处理天数的增加持续升高，但是APX和CAT活力增加缓慢，随着处理天数的增加会慢慢降至对照水平。据此提出SOD和POD是铜胁迫过程中起关键作用的抗氧化酶。同时，通过免疫印迹分析，发现SOD的活性增加是源于同工酶中CuZn-SOD的活性增加[18]。
5.铜对活性氧(ROS)的积累的影响
作为一种氧化还原金属，Cu+可以催化生成O2-，并随后导致H2O2和•OH的生成。这些活性氧(ROS)能够与脂质、蛋白质、色素和核酸分子发生反应，由此导致脂质过氧化、膜损伤以及酶的失活[13]。张红晓等[13]用组织化学的方法对100µM铜处理后的海州香薷根尖进行染色，结果显示实验组的荧光和颜色要更加强烈，即铜处理能够显著增加海州香薷根尖的H2O2和O2-的含量。同时，对NADPH氧化酶进行抑制后，能够减少海州香薷根尖的H2O2和O2-的含量，证明细胞壁中部分H2O2的来源可能是NADPH氧化酶。
6.铜对叶绿素含量的影响
植物在受到重金属胁迫时，叶绿素快速分解，并且重金属离子通过抑制合成叶绿素的几种重要酶抑制了叶绿素的合成[20]。王穗子等[10]发现经铜处理后的海州香薷与对照组相比，叶绿素a和叶绿素b的含量分别下降了56.2%和52.6%，叶绿素a和叶绿素b的总含量下降了55.1%。彭红云等[21]也发现铜过量能够抑制海州香薷的光合作用。
二、铜胁迫下抗氧化系统在海州香薷耐铜性中起的作用
Cu在植物组织中的大量积累会诱导氧化胁迫，敏感的两个生理指标是膜脂过氧化和ROS积累[9]。植物体内存在由抗氧化酶系统(SOD、POD、CAT、APX等)和其他抗氧化物质(AsA、GSH、PCs、MTs、游离氨基酸、巯基等)组成的抗氧化系统，能够帮助植物抵御重金属毒害。正常情况下，抗氧化系统能够使ROS的产生和清除文持在一个动态平衡。
1.抗氧化酶系统
铜处理一定时间后，动态平衡发生变化，植物体中的MDA含量和H2O2含量增加。一方面，逆境胁迫下，植物细胞中一定浓度的H2O2能够诱导抗氧化防护系统的加强[12]。另一方面，有文献报道，过量的Cu可以诱导植物的抗氧化酶系统清除过量的H2O2，避免造成氧化损伤和产生毒性更强的自由基•OH[7-9]。SOD将O2-岐化为H2O2，POD、CAT负责清除H2O2。其中POD可以利用H2O2作为电子受体氧化多种有机物，调节海州香薷根细胞壁的生长，这可能是植物对逆境的一种适应性保护机制[9]。因此，在不同的抗氧化酶之间，如果SOD增加的幅度过大，容易造成SOD分解产生的H2O2不能被及时清除，积累的H2O2将与未被分解的O2-在Cu等催化下通过Fenton反应形成•OH,加剧氧化胁迫[15]。所以，有实验证明[7]，0-200µM的铜处理下，海州香薷叶片和根系中抗氧化酶作用发挥的均较好，可以防御此浓度以下的Cu毒害。
2.非抗氧化酶系统
有研究显示，抗坏血酸(AsA)-谷胱甘肽(GSH)循环参与植物在重金属胁迫过程中H2O2的清除[16]。有实验证明[7]，DHA/AsA比值越小，系统对H2O2的还原能力越强，且过量铜处理可以促进海州香薷根系和叶片中GSH的合成，有利于DHA还原成AsA。还有实验表明AsA-GSH循环在矿区海州香薷铜耐性水平的提高上起重要作用[11]。从以上结果不难看出，海州香薷植物体中的AsA-GSH循环增强了植株对ROS的清除能力，减缓ROS对植物体的伤害和膜脂过氧化程度。此外，GSH也是合成(植物螯合肽)PCs的直接前体。