外源施加茉莉酸对臭氧熏蒸下银杏抗氧化系统的影响

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近地层大气中臭氧污染的不断加剧,正逐渐影响着我国常见的城市绿化树种—银杏的正常生长。臭氧通过气孔进入银杏体内,造成活性氧(ROS)累积,破坏银杏抗氧化系统,引起叶片可见的伤害症状,严重时可能造成树木死亡。茉莉酸作为一种植物激素,已经被证明在植物应对逆境条件下的生理和生化反应中起关键作用。本试验以银杏树苗为材料,在开顶式气室中模拟大气臭氧浓度,设置臭氧浓度为160 nmol·mol-1;外源施加100μmol·L-1茉莉酸预处理,在臭氧熏蒸累积24 h内,通过检测银杏叶片活性氧水平,膜脂过氧化程度,抗氧化酶活性和非酶类抗氧化剂含量以及相关抗氧化基因(CAT、SODs、APXs、MAPK)表达水平变化,探究外源施加茉莉酸预处理对臭氧熏蒸下银杏的影响,为银杏应对臭氧胁迫提供对策。主要研究结果如下:(1)与CK相比,160 nmol·mol-1臭氧熏蒸下,银杏叶片超氧自由基产生速率(O2.-)和过氧化氢(H2O2)含量显著增加,丙二醛(MDA)含量不断增加,呈现累积效应。茉莉酸预处理显著降低了160 nmol·mol-1臭氧熏蒸8 h、20 h银杏叶片O2.-产生速率,显著减少了12 h和20 h银杏叶片H2O2含量,显著降低了6 h和20 h MDA含量。茉莉酸预处理显著降低了ROS水平。(2)在160 nmol·mol-1臭氧熏蒸的0-6 h,谷胱甘肽还原酶(GR)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)等活性增加;在臭氧熏蒸的8-16 h,超氧化物歧化酶(SOD)、单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)等呈现不同程度的活性下降。茉莉酸预处理后,显著提高了过氧化氢酶(CAT)、SOD、抗坏血酸过氧化物酶(APX)等抗氧化酶活性。在臭氧熏蒸8-12 h,抗坏血酸(ASA)含量显著降低;臭氧熏蒸的16 h,谷胱甘肽(GSH)含量降低。茉莉酸预处理提高了160 nmol·mol-1臭氧熏蒸下银杏树苗抗氧化酶活性和抗氧化剂含量,增强了银杏抗氧化能力。(3)在臭氧熏蒸的2 h,CAT、Fe-SOD基因表达显著上调;臭氧熏蒸6h,Mn-SOD、Cu/Zn-SOD、APX2、MAPK基因表达下调。茉莉酸预处理后,不同程度上调了CAT、APX1、MAPK和Fe-SOD基因表达量,这与CAT、APX等酶活性的提高相一致。综上所述:160 nmol·mol-1臭氧熏蒸引起了银杏树苗的ROS积累,随着熏蒸时长的增加,ROS带来的损伤愈加强烈。植物在受到臭氧胁迫时,积极启动抗氧化防御,体现在抗氧化酶活性和抗坏血酸含量提高;但在臭氧熏蒸持续下,银杏抗氧化能力明显不足。外源茉莉酸预处理提升了O3熏蒸下银杏相关基因表达量,提高了抗氧化酶活性,稳定了ASA/DHA氧化还原水平,减轻了O3熏蒸对银杏树苗的不利影响,提高了银杏对臭氧的耐受性。
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