用电化学方法研究微过氧化物酶-8与Eu~(3+)作用位点

稀土作为微量元素肥料已广泛用于农业生产。生物机制研究表明,稀土微肥在一定浓度范围内能增强植物细胞保护酶,如过氧化物酶(POD)等的生物活性。但稀土与植物酶作用的化学机制尚不明白。由于酶的结构和性能的复杂性,稀土离子与它们相互作用的过程也是相当复杂的。因此,可选用一些在结构、性质、生物活性和功能相似的小分子酶为模型化合物来研究与稀土离子的相互作用,进而为

肽链长度对La~(3+)与微过氧化物酶相互作用的影响

为了了解稀土元素与酶相互作用的化学机理,用紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱技术和电化学方法研究了La3+与过氧化物酶(POD)的模型化合物,微过氧化物酶-8(MP-8)或微过氧化物酶-11(MP-11)的相互作用机理.La3+优先与MP-8或MP-11分子中血红素卟啉环上的2个丙酸基团的羰基氧发生键合作用,使它们的聚集程度降低,卟啉环的非平面性增加.由于MP-8分子聚集的倾向要小于MP-11,La3+使MP-8聚集程度的降低和卟啉环非平面性增加的程度要大于MP-11.由于MP-11的肽链较长而能形成螺旋状构象,使肽链上的羰基基团被包埋在肽链的疏水基团中,因此,La3+与MP-11中肽链上的羰基氧基本上不能发生键合作用.而MP-8的肽链较短,不能形成螺旋状结构,La3+也能与肽链上的羰基氧发生键合作用.

Effect of lanthanum ion on peroxidase in plant

The interaction of MP-11 as a model of antioxidatase enzymes with La3+ was investigated. It was found that La3+ can increase in the non-planarity of heme and the content of alpha helix and beta turn conformations of the MP11 molecule. The change in the secondary structure of the MP-11 molecule can increase in the exposure extent of heme to the solution. Therefore, the electrochemical reaction of MP-11 is promoted and the electrocatalytic activity to the reduction of H2O2 is increased. The results are consistent with that for the interaction of peroxidases(POD), one of the antioxidatase enzymes, obtained in the living plant experiments at low concentration of La3+.

大豆杂种后代过氧化物酶同工酶谱类型及其与亲本关系的分析

采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳方法分析有亲缘关系的37个品种(包括15个品种的亲本来源)萌发6天的大豆子叶POD同工酶谱。结果表明,不同品种POD同工酶谱共显示5～10条酶带,分A、B、C三区。以B区酶带色度深浅及数目变化为分类标准,可分为四种酶型:PB_1型、PB_2型、PB_3型和PB_4型。根据此酶型分析了每一个组合的品种与其两亲本。其中6个品种呈现偏父本酶型,6个品种呈现新酶型,2个品种的酶型与父母相同,1个品种呈现偏母本酶型。同时测定了13个组合的36个品种的POD比活力,结果指出:后代品种POD比活力都低于或介于父母本之间,后代比双亲POD比活力有逐渐降低的趋势。

Examination of Antioxidative System's Responses in the Different Phases of Drought Stress and During Recovery in Desert Plant Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim

The aim of this study was to test the protective roles of superoxide dismutases (SODs), guaiacol peroxidase (POD), catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX), and glutathione reductase (GR) against oxidative damage and their activities in different phases of the dry down process in Reaumuria soongorica (Pall.) Maxim. leaves. Drought stress was imposed during 100 consecutive days and rewatering after 16, 72, and 100 days. The concentration of hydrogen peroxide (H2O2), malondialdehyde, and SODs activities were elevated significantly with progressing drought stress. POD and CAT activities increased markedly in the early phase of drought and decreased significantly with further drought stress continuation, and POD activity was unable to recover after rewatering. Ascorbate, reduced glutathione, APX, and GR activities declined in the initial stages of drought process, elevated significantly with further increasing water deficit progression and recovered after rewatering. These results indicate that: (1) iron SODs-removing superoxide anion is very effective during the whole drought stress; (2) CAT scavenges H2O2 in the early phase of drought and enzymes of ascorbate-glutathione cycle scavenge H2O2 in further increasing drought stress; and (3) POD does not contribute to protect against oxidative damage caused by H2O2 under drought stress.

雨生红球藻抗氧化作用及藻粉质量安全性研究

以雨生红球藻为试材，依据雨生红球藻细胞形态学的特性，利用不同的胁迫处理得到不同的细胞类型，对不同类型的细胞的抗氧化机制进行了探讨，同时对抑制剂和其它环境胁迫因子的协同作用进行了分析。最后，对雨生红球藻粉进行了卫生安全性和毒理学评价，为雨生红球藻在动物和人体中的抗氧化作用的研究提供了第一手资料。 主要研究的结果如下： （1）三种细胞的抗氧化作用的强弱顺序为：红色细胞＞褐色细胞＞绿色细胞； （2）在没有外源活性氧的情况下，红色细胞的产生的活性氧最多，其次为褐色细胞，产生活性氧最少的是绿色细胞。但当有外源活性氧侵入后，绿色细胞活性氧含量最高，膜质过氧化程度急剧升高，而红色细胞无明显变化。 （3）在雨生红球藻细胞内，有两种抗氧化机制，一种是保护酶体系，另一种是抗氧化物质虾青素。不同细胞类型细胞的抗氧化机制的表现有所不同，绿色细胞中以保护酶体系为主，红色细胞中以虾青素为主。两种抗氧化机制相比较，虾青素的抗氧化作用远远大于保护酶体系，虾青素的作用更为迅速而且有效。 （4）不同的抗氧化机制有时空顺序，首先是细胞质中虾青素起作用，只有在虾青素不存在或者含量极低的情况下（绿色细胞中），抗氧化酶才发挥作用。保护酶作用的时间也略有不同，首先是SOD行驶其功能，以清除过多的O2—，产生的H2O2及其它的•OH再由POD去清除，最后APX和CAT发挥他们的作用。在绿色细胞中，SOD是自由基的第一道防线，也是清除自由基的关键酶。 （5）虽然CAT和APX都是叶绿体中清除H2O2的酶，但研究的结果显示，在雨生红球藻绿色细胞的叶绿体中，起关键作用的是APX，而不是CAT。 （6）氧化胁迫使SOD同工酶活力的增强，而使绿色细胞中POD产生了新的同工酶谱带（迁移率Rf＝0.29）。 （7）在轻度胁迫（高光强单独存在）的条件下，DPA增强了细胞的抗氧化能力；但在重度胁迫（高光强和氮饥饿共同存在）的条件下，DPA降低了雨生红球藻细胞的抗氧化能力。 雨生红球藻藻粉的质量安全性和毒理学实验的结果显示，无论是微生物学检验还是重金属含量均符合国家食品和保健品的质量标准；急性毒性试验及30天喂养试验均没有发现小鼠和大鼠有任何中毒症状和病理学病变。据此认为雨生红球藻藻粉作为食品和保健品原料是安全的。

海带对多环芳烃的吸收及代谢研究

多环芳烃是环境中一种普遍存在的有机污染物。目前国内水体已受到了多环芳烃的严重污染，因而研究开发治理有机污染物的有效方法对于沿海生态系统的恢复具有重要意义。但现在对水体尤其是海洋环境中的多环芳烃植物修复仍知之甚少。 本课题在实验室中研究了海带对两种多环芳烃（菲和芘）不同浓度下的吸收及降解，并对代谢过程进行了初步探索。海带对多环芳烃的吸收及代谢与多环芳烃的初始浓度及种类有关。 多环芳烃浓度较低（<0.2mg/l）时，海带对多环芳烃具有很强的吸收及代谢能力。0.1mg/l多环芳烃中，加入海带后对菲和芘的去除效率分别为：99.88-99.89%和94-96.5%；而不加海带的对照液中菲和芘的去除效率分别为46.9%和44.7%。有约51.34%的菲、45.7%的芘被海带完全去除，证实了海带对多环芳烃的代谢。检测到了海带对芘的代谢产物二氢二醇芘，说明海带对多环芳烃的代谢过程为双加氧酶催化；且有少量二氢二醇芘的配合物生成，但结合物结构尚不确定。 高浓度的多环芳烃对海带具有极大危害，强烈抑制了海带生长，破坏了其色素体。海带体内的叶绿素-a及类胡萝卜素含量随时间、多环芳烃浓度而下降；过氧化物酶（POD）及超氧化物歧化酶（SOD）受激后活性升高，能对植物的生长起到一定的保护作用； POD能参与到藻体对多环芳烃的第一步氧化过程。 总之，海带能在一定浓度范围内（低于0.2mg/l）吸收、降解多环芳烃，能用来对多环芳烃污染海域进行植物修复。研究也表明高浓度的多环芳烃对海带的生长有强烈抑制作用。将来还应对海带对多环芳烃的具体代谢路径，以及代谢产物的生态影响进行进一步的研究。

不同海拔微孔草抗氧化系统的比较研究

对生长在3个不同海拔自然生境下微孔草（Microula sikkimensis）叶中的抗氧化系统进行了比较研究.结果表明,生长在高海拔的微孔草叶中抗氧化酶类SOD、POD和CAT活性比生长在低海拔的活性高,其中大通牛场的微孔草叶中3种酶活性最高;APX的活性随海拔的升高而升高,且低海拔地区西宁的APX活性极显著低于高海拔地区大通和海北站（P〈0.01）;作为非酶抗氧化系统物质之一的抗坏血酸（ASA）含量随海拔的升高而降低.高海拔地区微孔草叶中可溶性糖含量极高（P〈0.01）;可溶性蛋白含量随海拔升高呈V字形变化.光合色素Chl a、Chlb和Car的含量均随着海拔升高而增加,Chl a/b比值随海拔升高而降低.MDA的含量随海拔升高有增加的趋势,西宁和大通的相比较,MDA含量差异显著（P〈0.05）,说明微孔草叶细胞膜脂过氧化程度随海拔升高加剧.生长在不同海拔高度的微孔草对不同海拔高度环境变化具有相应的生理适应性和抗氧化策略.

青藏高原不同海拔地区唐古特山莨菪叶片光合色素含量和抗氧化酶活性的比较研究

以青藏高原东北隅的西宁和海北（海拔分别为2 300 m和3 200 m）人工栽培唐古特山莨菪为材料,对两不同海拔地区间各叶层叶片光合色素含量和抗氧化酶活性等生理指标进行比较分析.结果显示：（1）生长在海北的唐古特山莨菪叶片厚度极显著高于西宁（P〈0.01）,且两地区植物的叶片厚度从第1层到第4层均呈显著增加趋势;海北唐古特山莨菪叶片的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、类胡萝卜素含量以及紫外吸收物质的含量均显著高于西宁地区（P〈0.05）,从第1层到第4层,两地植株叶片的光合色素和紫外吸收物质的含量都呈降低的趋势,且两地区间差异显著;叶绿素a/b的层间差异显著（P〈0.05）,但两海拔地区间差异不显著;类胡萝卜素/叶绿素比值海北高于西宁,从第1层到第4层叶片呈降低趋势.（2）生长于海北的唐古特山莨菪叶片组织中的SOD、CAT活性和MDA含量比西宁的高,POD、APX则相反;从第1层叶片到第4层,西宁和海北唐古特山莨菪叶片中的SOD活性显著增高（P〈0.05）,但两地区各层间的CAT、POD、APX活性和MDA含量无明显的变化.研究表明,不同海拔对唐古特山莨菪叶片的生理特性有影响,同一海拔不同叶层叶片之间差异也较为明显;生长在高海拔地区的植物尽管表现出诸多生理适应特征,但膜系统依然有一定受损.

外源NO与蔗糖对盐胁迫下番茄（Lycopersicon esculentum Mill）幼苗氧化损伤的保护效应

选取长至6～8片真叶的健康番茄（Lycopersicon esculentum Mill）幼苗,分别进行蔗糖、硝普钠（sodium nitropresside,SNP,作为外源NO供体）及其体积比例组合（1∶1）处理;36h后施以NaCl胁迫,并分别于0h（胁迫前）、24h、48h和72h取样,进行相关生理生化指标测定。具体5个实验处理如下：A.蒸馏水（CK）;B.100 mmol/L NaCl;C.0.1 mmol/L SNP＋100 mmol/L NaCl;D.0.1 mmol/L SNP＋1.0mmol/L蔗糖＋100 mmol/L NaCl;E.1.0 mmol/L蔗糖＋100 mmol/L NaCl。结果表明：与SNP和蔗糖单独处理相比,二者组合处理对缓解盐胁迫下番茄幼苗的氧化损伤存在正协同效应,主要表现在进一步增强了番茄幼苗超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性;提高了脯氨酸（Pro）的含量,同时膜脂过氧化产物丙二醛（MDA）含量显著降低（P〈0.05）。采用聚丙烯酰胺浓度梯度凝胶电泳对盐胁迫24 h和48 h材料的POD同功酶检测表明,当NaCl单独处理时,番茄幼苗叶片POD同功酶第V条带缺失,其它谱带酶量减少,抑制了POD同功酶的表达;SNP和蔗糖单独处理能够保护盐胁迫（24、48h）所导致的POD同功酶条带的完整;而组合处理既保证了POD同功酶条带的完整,又加强了酶量的表达。随着盐胁迫时间的延长,其氧化损伤程度愈烈,SNP和蔗糖组合处理能够更有效地缓解盐胁迫对番茄幼苗植株造成的氧化损伤。

不同海拔麻花艽植物光合特性的比较

[目的]探讨不同海拔下麻花艽植物的光合特性.[方法]通过植物先合作用对光强、温度和CO_2的响应和酶活性的比较,研究了不同海拔麻花艽植物的光合性质.[结果]高海拔的海北麻花艽植物光合作用受到低温、强光、低气压的限制.低海拔的西宁麻花艽植物的净光合速率较高,但是高海拔的海北麻花艽植物的 超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(AP的活性和丙二醛(MDA)的含量高于西宁的麻花艽植物.[结论]低海拔的麻花艽植物光合潜力和温度适应范围广,引种栽培具有极大的优势,但是高温有可能造成光抑制,会降低光合生产力.高海拔的海北麻花艽植物光合色素的含量较低但具有较高的抗氧化酶的活性,保护了光合机构免遭破坏.

外源一氧化氮对渗透胁迫下小麦幼苗叶片膜脂过氧化的影响

以永良4号小麦品种为试验材料,研究了不同浓度SNP（0.2、0.5、1.0 mmol/L）处理对渗透胁迫下（10%PEG-6000）小麦幼苗叶片膜脂过氧化的影响.结果表明：低浓度SNP（0.2 mmol/L）可以在处理后期（第2和第3天）显著地缓解渗透胁迫下小麦幼苗叶片的氧化损伤,并与其超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性以及渗透调节物质脯氨酸（Pro）含量的上升作用一致,与超氧阴离子（O_2~-.）的释放速率以及丙二醛（MDA）含量的下降一致.高浓度的SNP（1.0 mmol/L）则抑制这两种酶的活性和脯氨酸含量的增加,使O_2~-.产生速率和MDA含量相对升高.

青藏高原几种高寒植物的抗寒生理特性

研究了青藏高原高寒地区3种多年生植物在生长过程中植物叶组织的可溶性糖、脯氨酸和丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性的变化及其生理特性。结果表明；矮嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）和黑褐苔草（Carex atro-fusca）叶中的可溶性糖含量随着生长期的进程而增加；脯氨酸含量的变化因植物种类的不同而表现各异，其中在各生长期．垂穗披碱草的脯氨酸含量均高于矮嵩草和黑褐苔草，并在草盛中期表现出明显的差异；3种高寒植物叶片中的丙二醛（MDA）含量随着生长季和气温的变化而呈现不断增加的趋势；3种植物中的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性表现出随生长期和气温变化而改变的趋势，但黑褐苔草的2种膜保护酶活性最高，垂穗披碱草的次之．矮嵩草最低。可见，在不同生长季，这3种高寒植物的抗寒生理反应或低温适应方式可能是多途径的．其中在抗寒物质代谢、膜脂过氧化能力和抗氧化酶系统等方面，有生理反应的共同规律和各自特有的生理抗寒特性．其适应性与抗逆性有所不同，这种差异和生理特性可能与高寒植物的遗传特性和极端高寒低温环境胁迫有关。

长期增强UV-B辐射对高寒草甸植物光合速率和抗氧化系统的影响

研究了在野外自然条件下，长期增强UV-B辐射对高寒草甸3种典型植物矮嵩草（Kobresia humilis）、垂穗披碱草（Elymus nutans）和钉柱委陵菜（Potentilla saundersiana）光合放氧速率、光合色素和抗氧化系统的影响。结果表明：长期增强UV-B辐射对3种植物的净光合速率没有明显影响。增强UV-B辐射下，3种植物的叶绿素含量变化不同，Chla／b值，类胡萝卜素（Car）含量，Car／Chl值与对照相比都有升高，说明植物叶片的光合能力、吸收紫外线的能力增强以及忍受逆境能力均有增强，从而产生光保护，有利于光合作用正常进行。由于3种植物膜脂过氧化程度的不同及SOD活性的普遍抑制，植物经受了氧化胁迫。垂穗披碱草叶片GSH含量显著七升，矮嵩草的形态矮小及钉柱委陵菜GSH含量与POD活性显著上升，都能减轻它们所经受的氧化胁迫，使光合器官免受损伤。所以，这些保护性色素的积累和抗氧化系统内部的协同作用可能是高寒草甸植物光合作用正常进行的重要原因。

增强UV-B辐射对麻花艽叶片的抗氧化酶的影响

以青藏高原的特有植物麻花艽为材料,研究麻花艽叶片抗氧化酶系统对增强UV-B辐射的响应.结果表明:在UV-B处理初期,麻花艽叶片SOD、POD的酶活性都能增加,但随着处理时间的延长,SOD、POD的活性呈现下降趋势.麻花艽叶片CAT的酶活性在UV-B处理后下降明显,但作为清除叶绿体中H2O2的关键酶AP的酶活性表现为明显地增加趋势,说明在对麻花艽叶片增强UV-B辐射反应中AP起有着重要作用.MDA的含量随UV-B处理时间延长而增加,表明UV-B降低了细胞内活性氧自由基的清除能力,膜脂过氧化作用加剧,导致了对麻花艽叶片的伤害效应.