植物逆境生理学专题

过氧化氢与植物的抗涝性

水涝是一种重要非生物胁迫，严重的影响作物的产量。 氧气在水涝性土壤中扩散速度比其在空气中慢一万倍根部和需氧微生物的有氧呼吸进一步降低了根周围氧气的浓度，导致根部组织缺氧而诱导产生氧化损伤。

当植物生长在正常的生长环境中时，植物体内活性氧的产生和消除保持一个平衡状态。活性氧可由多种途径产生，如：呼吸链上电在传递的过程中会产生H2O2, O-2 等，而植物体内的保护酶如POD，SOD，CAT等可以把产生的活性氧清除，使得ROS保持在低水平，不足以对植物造成氧化损伤。当植物生长在水涝环境中时，保护酶失活，ROS产生和清除的平衡被破坏，从而对植物造成氧化损伤。在水涝胁迫中，产生过多的活性氧使膜脂过氧化，对DNA造成氧化损伤，增加细胞之中Ca2+的浓度，提高细胞质的酸性，改变细胞质膜的渗透性等。 不同抗涝性植物在水涝环境中产生ROS的浓度不同，并且体内清除活性氧的保护酶的活性变化不。通常以测定植株体内H2O2浓度判断植株体内活性氧产生情况，以测定植株体内POD,SOD,POX,CAT,等酶活性随处理时间的变化来反映植株体内活性氧的清除情况。 文献 “ Antioxidative defense system in pigeonpea roots under waterlogging stress”中，是以两种不同基因性的木豆品系作为实验材料。ICPL-84023：携带抗涝性基因的木豆品系，MAL-18：对水涝环境敏感的品系。对两种材料分别进行水涝处理，实验中对照组给予正常

生长条件，分别测定不同水涝处理时期H2O2的浓度以及保护酶类活性变化，如图所示：

从图1可看出：从处理第二天开始，ICPL-84023和MAL-18中H2O2的浓度都随处理时间的延长逐渐升高，但MAL-18品系中升高的更快，在第六天是达到最高值。

图3表示：过氧化物酶的活性在水涝处理的第一天达到最大，而后随

处理时间的继续，酶的活性逐渐降低，说明过氧化物酶在水涝前期中发挥主要作用。

图4-6分别表示的是过氧化氢酶，过氧化物酶和超氧化物歧化酶的活性在处理前期没有变化，自第三天开始，酶的活性逐渐升高，在处理第六天时达到最大，但是，ICPL-84023品系酶活性都比同期MAL-18品系的高，这说明这些酶主要在水涝处理的后期发挥主要作用，且ICPL-84023品系清除活性氧的能力较MAL-18品系的强。

图7表示多酚氧化酶的活性，ICPL-84023品系和MAL-18品系经水涝处理后，此酶的活性都比对照组的强。处理第一天后ICPL-84023品系中此酶的活性逐渐增强，到第三天是达到最大，后来变化幅度不大都

比同期MAL-18品系的高。

文献“Influence of waterlogging on some anti-oxidative enzymatic activities of two barley genotypes differing in anoxia tolerance” 中是以两种不同品系的大麦为研究对象

图2-5表示了两种大麦品系Gardner和Xiumai 3在1-18天的水涝处理以及18-23天的恢复处理中SOD，CAT，POD以及GR酶活性的变化，

从图中看出两品系中即使同一酶在不同的处理时期都有不同的变化趋势，那么在不同的时期，此种酶在清除活性氧中发挥不同的作用。在比较两种不同品系抗涝性时，不能只比较一某种酶活性的变化来断定某以品系抗涝性强，把这些酶进行综合比较分析以确定哪一品系抗涝性强。 小结

不同抗涝性材料在水涝环境中，POD，SOD，CAT等酶活性不同，抗逆性强的植株，这些保护酶活性有增强的趋势，而增强的程度材料的种类以及水涝处理的时间长短等方面有关，相反，保护酶活性低。另外，大多材料经过水涝处理后保护酶活性或高或低，但都比对照组保护酶的活性高，这又说明了，水涝环境能够刺激植物保护系统发挥作用。

保护酶的活性与植物体内产生的活性氧的清除密切相关，从而关系到植物的抗涝性的强与弱。