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膜结构和功能稳定性的变化是盐胁迫导致细胞伤害和死亡的主要原因之一。盐胁迫下,植物细胞内Na+过量积累,活性氧产生与清除之间的动态平衡被破坏,能够启动膜脂过氧化和膜脂脱脂作用,造成膜蛋白和膜脂损伤,从而破坏膜结构。因此,植物耐盐性的提高应包括盐胁迫期间对维持细胞膜完整性起重要作用的活性氧清除能力的提高。GSH是植物体内普遍存在的含-SH的还原性物质,在防御自由基对质膜的过氧化中起重要作用,它在植物体内的主要功能是通过清除氧化物质或通过GSH-和R-S.S-R之间的交换反应,将后者转化为.SH,从而将酶和结构蛋白还原。盐胁迫条件下,使植物细胞保持较高的GSH浓度,稳定-SH族,能够使膜蛋白结构稳定,增加抗氧化能力。本实验以典型的泌盐植物二色补血草为材料,以200mmol/LNaCl、400mmol/LNaCl同时加入20mg/LGSH处理二色补血草后,测定生长、光合、自由基及伤害等生理指标,同时测定了抗氧化酶活性及抗氧化剂的含量,目的是探讨外源GSH对NaCl胁迫下二色补血草盐害缓冲的机理。主要结果如下:
1.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草生长的影响NaCl处理下,二色补血草整株的鲜干重、叶面积、肉质化程度都随盐浓度的升高而降低,盐处理同时加入GSH后,下降幅度均明显减小。200mM、400mMNaCl处理下二色补血草鲜重基础上的根冠比随着盐浓度的升高而升高,盐处理同时加入GSH后,比单加盐时明显下降。差异显著(P<0.05)。
2.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草水分状况的影响盐胁迫下二色补血草叶片的渗透势、水势都随盐浓度的升高而降低,渗透调节能力随盐浓度的升高而升高。200mMNaCl、400mMNaCl处理同时加入GSH其渗透势、渗透调节能力、水势比单加盐情况下增加,水势增加显著,渗透势、渗透调节能力增加不显著。
3.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草Na+、K+离子含量的影响盐胁迫下二色补血草地上部、根部Na+含量急剧升高。400mMNaCl处理下,地上部、根部Na+含量分别达到对照时的5倍、2.3倍,盐胁迫同时加入GSH后,地上部、根部Na+含量都比单加盐时明显下降,且根部Na+含量下降幅度要大于地上部。盐胁迫下,二色补血草地上部、根部K+含量显著下降,下降幅度地上部要大于根部,盐处理同时加入GSH,二色补血革K+含量比单加盐时明显上升。
4.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草光合特性的影响盐胁迫下二色补血草的Pn、Gs、Ci均随着胁迫时间的延长而呈现不断下降的趋势。盐胁迫同时加GSH的处理其Pn、Gs、Ci下降速度明显比未加GSH的缓慢,差异显著(P<0.05)。叶片中叶绿素的含量随盐浓度的升高而增加,盐处理同时加入GSH其叶绿素含量比单加盐时明显上升,可能与GSH缓解了盐胁迫,促进了叶面积的增大有关,GSH处理对叶绿素a/b比值及荧光参数的影响不显著。
5.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草叶片抗氧化酶活性的影响在盐胁迫条件下,保护酶结构与功能的完整性是植物耐盐的关键。盐胁迫下二色补血草叶片SOD、CAT、APX、GR四种酶的活性都明显上升,如图24、25、26、27所示,这可能与二色补血草是典型的泌盐植物,具有较强的耐盐能力有关。盐胁迫同时加入GSH,四种酶的活性均比单加盐时进一步上升,且差异显著(P<0.05)。可能由于GSH本身具有保护酶类和结构蛋白的.SH,使其免受氧化,从而起稳定生物大分子的作用。另外,外施GSH可能促进ASC-GSH循环,使APX、GR活性相应增加,这些酶之间协调作用,可清除体内的活性氧,维持植物体内较低的膜脂过氧化水平。
6.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草叶片抗氧化剂含量的影响AsA是植物体内非酶促保护系统的重要成员之一,可还原O2-、清除·OH、猝灭1O2及歧化H2O2,此外还可再生另一种强抗氧化剂VE。盐胁迫下二色补血草叶片AsA含量明显增加,盐胁迫同时加入GSH,其AsA含量比单加盐时进一步增加,且差异显著。盐胁迫下二色补血草叶片GSH含量增加不显著,盐胁迫同时加入GSH,其叶片的GSH含量明显增加,差异显著(P<0.05),如图28、29所示。说明外源GSH可能被植物体吸收,使叶片GSH含量上升,当细胞内GSH含量高时,GSH被提供到ASC-GSH循环,使AsA的产生增加。
7.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草细胞膜透性的影响活性氧导致膜脂过氧化,产生膜伤害。由于膜脂过氧化是最主要的氧化伤害,所以用MDA来表示氧化伤害的程度。如图30所示,二色补血草叶片MDA含量随着盐浓度的增加而增加,盐处理同时加入GSH,其MDA含量比单加盐时明显下降。相对电导率是反映质膜透性的基本生理指标,盐胁迫下它的变化趋势与MDA含量的变化趋势相同,盐胁迫同时加入GSH其相对电导率明显低于单加盐的,说明外源GSH能明显减轻盐胁迫引起的膜脂过氧化对膜的伤害。
8.盐胁迫下外源GSH处理对二色补血草自由基的影响活性氧中的H2O2、O2-在盐对植物的伤害机制中起着主要作用,植物体能通过多种途径产生H2O2、O2‘,盐胁迫下二色补血草叶片H2O2的含量及O2-的产生速率都明显上升,且400mMNaCl处理下上升幅度比较大,盐处理同时加入GSH,二者上升幅度明显减小,且差异显著(P<0.05),如图32、33所示。说明外源GSH处理能降低盐胁迫下植物体内活性氧的积累,从而减轻活性氧对植物的伤害,使植物的耐盐性提高。