中国农业科学 212,45(15):318-3114 Sienti Agriultur Sini doi: 1.3864/j.issn.578-1752.212.15.12 根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 王青青 1, 胡艳丽 1, 周慧 1, 展星 1, 毛志泉 1, 朱树华 2 ( 1 山东农业大学园艺科学与工程学院 / 作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 27118; 2 山东农业大学化学与材料科学学院, 山东泰安 27118) 摘要 : 目的 研究平邑甜茶根系 TCA 循环对根皮苷的响应, 为深入探讨根皮苷等酚酸类物质在苹果连作障碍中造成的伤害机理提供参考 方法 以根皮苷和根皮苷+KMnO4( 两者摩尔浓度比 4:1) 处理盆栽平邑甜茶植株, 测定根系呼吸速率 TCA 循环相关的 9 种酶活性 根皮苷的含量 结果 4 mmol L -1 根皮苷处理抑制了根系基础呼吸速率, 显著抑制了柠檬酸合酶 (CS) 顺乌头酸酶 异柠檬酸脱氢酶 (ICDH) 琥珀酸硫激酶(SCS) 琥珀酸脱氢酶 (SDH) 延胡索酸酶(FUM) 苹果酸脱氢酶(MDH) 的活性 根皮苷+KMnO4 处理显著提高了 CS 顺乌头酸酶 MDH 活性, 分别是对照的 3.79 倍 1.27 倍 1.11 倍 ; 也不同程度地提高了 SCS ICDH SDH 和 FUM 活性 4 mmol L -1 根皮苷处理显著提高了 α- 酮戊二酸脱氢酶系 (α-kgdh) 和丙酮酸脱氢酶系 (PDH) 的活性, 而根皮苷+KMnO4 处理明显降低了 α-kgdh 和 PDH 的活性但仍明显高于对照水平 根皮苷+KMnO4 处理土壤中根皮苷的含量显著低于根皮苷处理 结论 4 mmol L -1 根皮苷抑制平邑甜茶根系呼吸速率, 降低根系 TCA 循环 7 种酶活性,1 mmol L -1 KMnO4 能缓解上述不利影响 关键词 : 平邑甜茶 ; 酚酸 ; 根皮苷 ;TCA 循环 ;KMnO4; 连作 Effets of Phloridzin on the Triroxyli Aid Cyle Enzymes of Roots of Mlus hupehensis Rehd. WANG Qing-qing 1, HU Yn-li 1, ZHOU Hui 1, ZHAN Xing 1, MAO Zhi-qun 1, ZHU Shu-hu 2 ( 1 Stte Key Lortory of Crop Biology/College of Hortiulturl Siene nd Engineering, Shndong Agriulturl University, Tin 27118, Shndong; 2 College of Chemistry nd Mteril Siene, Shndong Agriulturl University, Tin 27118, Shndong) Astrt: Ojetive A pot experiment ws onduted to study the effets of phloridzin on the triroxyli id yle (TCA) of roots of Mlus hupehensis Rehd. whih is used widely s pple ommon stoks. The mehnisms were disussed so s to provide sis for further study on the use of pple ontinuous ropping diseses. Method Phloridzin of 4 mmol L -1 nd KMnO 4 of 1 mmol L -1 were used in the pretretment. Mlus hupehensis Rehd. were plnted in pots nd treted with phloridzin of 4 mmol L -1 (T1) nd phloridzin of 4 mmol L -1 dded with KMnO 4 of 1 mmol L -1 (T2). The ontent of phloridzin in the soil nd respirtory rte of roots were determined. Ativities of enzymes relted to TCA inluding itrte synthse (CS), onitse, isoitrte dehydrogense (ICDH), α-ketoglutrte dehydrogense (α-kgdh), suinte thiokinse (SCS), suinte dehydrogense (SDH), mli dehydrogense (MDH), fumrse (FUM) nd pyruvte dehydrogense (PDH) were lso determined. Result Tretments with T1 inhiited the respirtory rte of roots of Mlus hupehensis Rehd., deresed oviously enzyme tivities for the most prt inluding CS, onitse, ICDH, SCS, SDH, FUM, MDH only exept for α-kgdh nd PDH tht their enzymes tivities were improved. However, tretments with T2 hd ritil differene from T1, it signifintly enhned the tivities of CS, onitse nd MDH even over the ontrol level, inresed oviously the tivity of SCS lose to the ontrol level, nd to some degree improved the tivities of ICDH, SDH nd FUM. Besides, the tivities of α-kgdh nd PDH of T2 tretments were ssyed to e lower level thn T1 ut higher thn the ontrol level. Furthermore, the ontent of phloridzin in soil of T2 ws less thn T1. Conlusion The 收稿日期 :212-2-2; 接受日期 :212-5-21 基金项目 : 国家现代农业产业技术体系建设专项资金 (CARS-28) 山东省农业重大应用技术创新课题联合资助联系方式 : 王青青,E-mil:qinger--hppy@163.om 通信作者毛志泉,Tel:538-8241984;E-mil:mzhiqun@sdu.edu.n; 通信作者朱树华,Tel: 538-824779;E-mil:shuhu@sdu.edu.n
15 期王青青等 : 根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 319 results showed tht phloridzin t the onentrtion of 4 mmol L -1 ould inhiit the respirtory rte nd the enzyme tivities (7 of 9) relted to TCA of roots of Mlus hupehensis Rehd. with the tretments time following. The tretment of 1 mmol L -1 KMnO 4 ould ese the ove-mentioned dverse impt. Key words: Mlus hupehensis Rehd.; phenoli ids; phloridzin; triroxyli id yle; KMnO 4 ; ontinuous ropping 引言 研究意义 中国苹果种植面积超过 2 万 hm 2, 其中 9% 以上的树龄在 2 年以上, 受土地资源限制, 苹果产区老果园更新面临连作障碍, 该问题已成为果 园更新和苹果产业可持续发展的瓶颈 [1-2] 引起连作障 碍的原因较多, 其中酚酸类物质是一重要方面 [3-5], 因此探讨酚酸类物质对砧木根系的伤害机理及其缓解 措施对指导苹果抗重茬栽培有生产指导意义 前人 研究进展 平邑甜茶为生产中常用砧木, 多种酚酸类物 质如对羟基苯甲酸 间苯三酚 苯甲酸 丁香酸 咖啡 酸 阿魏酸 肉桂酸等可抑制平邑甜茶幼苗生长 [6-7], 这 些酚酸类物质可使根尖细胞超微结构受到破坏 失去 [4-5] 活力而抑制根系伸长与细胞分裂 [8], 也可破坏砧木 幼苗细胞内的活性氧产生和清除的平衡 [8-9], 发生膜脂 过氧化 [1] ; 根皮苷是苹果属植物特征酚酸类物质 [11], 对土壤微生物也有一定的影响, 可能是土壤病原微生 物利用其识别宿主的物质 [12], 从而诱发连作症状在再 植幼树上的表现 本研究切入点 尽管科研人员在 酚酸类物质对作物影响机理方面做了诸多研究, 但根 皮苷对 TCA 循环的影响, 特别是减轻其伤害的研究未 见报道 拟解决的关键问题 本文通过研究根皮苷 对平邑甜茶植株根系 TCA 循环相关酶活性的影响及 高锰酸钾的缓解效果, 进一步揭示根皮苷的作用机理, 以期为有效防治苹果连作障碍提供理论依据 1 材料与方法 1.1 试验材料 试验于 21 211 年在山东农业大学园艺科学 与工程学院根系实验室进行 供试材料为平邑甜茶 (Mlus hupehensis Rehd.) 实生幼苗, 栽植于泥瓦盆 (22 m 13 m 15 m) 中 供试试剂根皮苷 (phloridzin dihydrte) 为分析纯, 购自 Alddin 公司, 采用的栽培基质为壤土, 取自泰安市郊道朗镇玄庄 (ph 7.22, 有机质 1.59%) 1.2 试验方法 1.2.1 试剂配制. 根皮苷溶液 :4 mmol L -1 根皮 苷,.1% 乙醇 ;. 高锰酸溶液 :1 mmol L -1 KMnO 4 ;..1% 乙醇溶液 ;d. 蒸馏水 和 溶液敞口放置过 夜, 待乙醇挥发完毕后进行浇施处理 1.2.2 试验处理平邑甜茶幼苗长至 4 m 左右时, 选择长势较一致的植株进行处理, 设 T1(1 ml +1 ml d) T2(1 ml +1 ml ) T3(1 ml +1 ml ) CK(1 ml +1 ml d)4 个处理, 分别浇施溶液, 每 2 d 浇施 1 次, 共 15 次,3 次重复 本试验 4 mmol L -1 根皮苷浓度的设定 根皮苷与高锰 酸钾摩尔浓度比 (4:1) 的设定 处理时间 取样时 [4,6,13] 间参照前人研究结果和预备试验结果而定 1.3 测定项目与方法 1.3.1 根呼吸强度测定参照 Go 等 [7], 在最后一次 处理后第 1 天取样, 先用自来水冲洗根系, 再用蒸馏 水冲洗 1 遍, 一部分根系洗净擦干后于液氮中保存, 用于 TCA 循环相关酶的测定 ; 另一部分根系用于根系 基础呼吸速率的测定, 以每克根鲜重每分钟消耗 O 2 的微摩尔数表示根系的呼吸速率, 单位是 μmol O 2 g -1 FW min -1 1.3.2 土壤中根皮苷及酚酸类物质的含量测定采 [14] 用张江红方法测定, 以每百克干土中含有的酚酸类 物质的质量 (ng/1 g) 表示 1.3.3 柠檬酸合酶 (CS) 活性测定 CS 提取参照 Jenner 等的方法, 取.45 g 平邑甜茶根系样品于液 氮中研磨至粉末, 加入 1.5 ml 酶提取缓冲溶液, 含 3 mmol L -1 HEPES-NOH(pH 7.3) 1 mmol L -1 DTT 1 mmol L -1 MgSO 4.5 mmol L -1 EGTA.5% (w/v)bsa.5%(w/v)pvp 1 mmol L -1 半胱氨 酸, 匀浆 2 min,4,1 g 离心 1 min, 取上清, [16] 即得 CS 粗酶提液 CS 活性测定参照 Hiri 等的方 法, 略有改动, 酶促反应体系含 4 mmol L -1 Tris-HCl (ph 9.).1 mmol L -1 DTNB 8 μmol L -1 乙酰 CoA 2 mmol L -1 草酰乙酸, 于 25 下测定 412 nm 处吸光 值变化 以单位质量的样品单位时间内 OD 值变化.1 为 1 个活力单位 U, 以 U g -1 FW min -1 表示酶活性, 酶活单位表示下同 1.3.4 异柠檬酸脱氢酶 (ICDH) 活性测定参照 Jenner 等的方法, 略有改动 酶促反应体系含 4 mmol L -1 Tris-HCl(pH 7.6) 1 mmol L -1 NAD + 1
311 中国农业科学 45 卷 mmol L -1 MnCl 2.5%(v/v)Triton X-1 2 mmol L -1 异柠檬酸钠, 于 25 下测定 34 nm 处吸光值变化 1.3.5 延胡索酸酶 (FUM) 活性测定参照 Jenner 等的方法, 于 ph 7.7 25 下测定 24 nm 处吸光 值的变化 1.3.6 苹果酸脱氢酶 (MDH) 活性测定参照 Jenner 等的方法, 略有改动 酶促反应体系含 25 mmol L -1 HEPES-NOH(pH 6.9) 1 mmol L -1 NAD + 5 μmol L -1 CoA 1 mmol L -1 MgSO 4 5 mmol L -1 L- 苹 果酸, 于 25 下测定 34 nm 处吸光值变化 [17] 1.3.7 顺乌头酸酶活性测定参照 Nvrre 等的 方法于 ph 7.7 25 下测定 24 nm 吸光值的变化 1.3.8 α- 酮戊二酸脱氢酶系 (α-kgdh) 活性测定参 [18] 照 Pekovih 等的方法, 略有改动 酶促反应体系含 5 mmol L -1 MOPS(pH 8.) 2 mmol L -1 MgCl 2 1.2 mmol L -1 CCl 2.16 mmol L -1 CoA 1 mmol L -1 NAD +.5%(w/v)TritonX-1.4 mmol L -1 鱼藤酮 2 mmol L -1 α- 酮戊二酸, 于 25 下测定 34 nm 处吸光值变化 1.3.9 琥珀酸硫激酶 (SCS) 活性测定参照 Dnson [19] 等方法并作改动 根系样品于液氮中研磨至粉末, 酶提取缓冲液含 2 mmol L -1 Tris-HCl(pH 8.) 2 mmol L -1 EDTA, 酶促反应体系含 1 mmol L -1 磷酸钠 (ph 7.6) 1 mmol L -1 MgC1 2.15 mmol L -1 琥珀 酰 CoA.5 mmol L -1 ADP.1 mmol L -1 DTNB 2 mmol L -1 α- 酮戊二酸, 于 25 下测定 412 nm 处吸光值 变化 1.3.1 琥珀酸脱氢酶 (SDH) 活性测定参照 Shirwski 和 Unden [2] 的方法并略作改动, 酶促反应 体系含 5 mmol L -1 磷酸盐 ( ph 7.4 ).12 mmol L -1 DCPIP.2 mmol L -1 硫酸甲酯吩嗪 3 mmol L -1 琥珀酸, 于 25 下测定 215 nm 处吸光值变 化 1.3.11 丙酮酸脱氢酶系 (PDH) 活性测定参照 [21] Millr 等的方法并作改动 根系样品于液氮中研磨 至粉末, 加入酶提取缓冲溶液,2 g 离心 5 min, 弃沉淀, 取上清液于 15 g 离心 2 min, 将沉淀 重悬浮于 1 ml 重悬浮缓冲液中, 于 3 g 离心 45 min 取上清, 即得 PDH 粗酶提液 酶促反应体系 中加入 2 mmol L -1 丙酮酸钠, 于 25 下测定 34 nm 处吸光值变化 1.4 数据处理 应用 Exel 进行原始数据处理, 采用 Dunn 新复 极差法进行差异显著性检验 2 结果 2.1 根皮苷对根系基础呼吸速率的影响及高锰酸钾 的缓解效果 图 1 所示,4 mmol L -1 根皮苷处理 (T1) 抑制了 根系的基础呼吸速率, 与 CK 相比, 呼吸速率下降了 呼吸速率 Respirtory rte (µmolo2 g -1 FW min -1 ).6.5.4.3.2.1 处理 Tretments 柱上不同小写字母表示在 P<.5 水平差异显著 下同 Different letters stnd for the signifint t the.5 level. The sme s elow 图 1 不同处理对平邑甜茶根系基础呼吸速率的影响 Fig. 1 Effets of different tretments on respirtory rte of roots of Mlus hupehensis Rehd. 2.5%, 达差异极显著性水平 加入 1 mmol L -1 高锰 酸钾的根皮苷处理 (T2) 显著减轻了此抑制作用, T2 处理呼吸速率比 T1 处理呼吸速率提高了 1.75 倍, 但仍低于对照水平 从图 1 还可看出, 单使 1 mmol L -1 高锰酸钾的处理 (T3) 根系呼吸速率与 CK 无显著 性差异, 说明此浓度的高锰酸钾对根系呼吸基本无 影响 2.2 根皮苷对平邑甜茶根系柠檬酸合酶 (CS) 顺乌头 酸酶 异柠檬酸脱氢酶 (ICDH) 琥珀酸硫激酶 (SCS) 琥珀酸脱氢酶 (SDH) 延胡索酸酶 (FUM) 苹果酸脱氢酶 (MDH) α- 酮戊二酸脱氢酶系 (α-kgdh) 和丙酮酸脱氢酶系 (PDH) 的影响及高锰 酸钾的缓解效果 如图 2 所示, 就 CS 顺乌头酸酶 MDH 和 SCS 而言,4 mmol L -1 根皮苷单独处理 (T1) 使酶活性 显著降低, 分别为对照 (CK) 的 32.% 37.% 52.8% 56.8%, 而 ICDH SDH 和 FUM 活性下降 更剧烈, 仅为 CK 的 12.% 12.1% 6.9% 加入 1 mmol L -1 高锰酸钾的根皮苷处理 (T2) 对由根皮苷 单独作用 (T1) 造成的上述酶活性的下降起一定的
15 期王青青等 : 根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 3111 缓解作用, 显著提高 CS 顺乌头酸酶 MDH 的活性并超过 CK, 分别是 CK 的 3.79 倍 1.27 倍 1.11 倍 ; 明显提高 SCS 活性并接近 CK, 是 CK 的 83.2%; 提高 ICDH 活性约至 1/2(49%)CK 水平 ; 一定程度上提高了 SDH 活性和 FUM 活性, 分别是 CK 的 41.3% 13.1% 与 CK 相比,T1 处理上述酶活性下降幅度由大到小排列顺序为 FUM(6.9%)>ICDH(12.%)> SDH (12.1%)>CS(32.%)> 顺乌头酸酶 (37.%) >MDH(52.8%)>SCS(56.8%), 与之对应的 T2 处理酶活性提高幅度 ( 比 CK) 由大到小顺序依次是 CS(3.79)> 顺乌头酸酶 (1.27)>MDH(1.11) >SCS(83.2%)>ICDH(49%)>SDH(41.3%) >FUM(13.1%) 由此可看出,T1 处理中酶活降低幅度愈大的酶, 在 T2 处理中其活性相对难以提升, 这说明根皮苷对酶活性的抑制作用越大, 越不利于高锰酸钾的缓解效果 就 α-kgdh 和 PDH 而言,4 mmol L -1 根皮苷单独处理 (T1) 显著促进 α-kgdh 和 PDH 活性, 分别是 CK 的 3.19 倍 3.95 倍 ; 而加入 1 mmol L -1 高锰酸钾的根皮苷处理 (T2) 显著减轻此促进作用, 分别比 T1 降低 41.3% 31.9%, 但酶活性仍高于对照水平 1 mmol L -1 高锰酸钾单独处理 (T3) 对上述 9 种酶中的 6 种酶活性影响均与 CK 无明显差异,T3 处理使顺乌头酸酶 SDH α-kgdh 活性升高, 但从根系基础呼吸速率上看,T3 处理中上述 9 种酶活性的总体变化对总呼吸速率的影响不大 从图 1 和图 2 可看出,T1 处理对平邑甜茶根系与 TCA 循环相关的 7 种酶活性具抑制作用, 这与 T1 处理基础呼吸速率下降相一致 T2 处理对由 T1 处理造成的酶活性下降具缓解效应, 这与 T2 处理对由 T1 处理造成平邑甜茶根系基础呼吸速率下降具缓解效应相一致 CS 活性 CS tivity (U g -1 min -1 ) 15 1 5 顺乌头酸酶活性 Aonitse tivity (U g -1 min -1 ) 1 8 6 4 2 d ICDH 活性 ICDH tivity (U g -1 min -1 ) 15 1 5 SCS 活性 SCS tivity (U g -1 min -1 ) 1. 8. 6. 4. 2.. SDH 活性 SDH tivity (U g -1 min -1 ) 2 15 1 5 d FUM 活性 FUM tivity (U g -1 min -1 ) 15 1 5 MDH 活性 MDH tivity (U g -1 min -1 ) 12 1 8 6 4 2 α-kgdh 活性 α-kgdh tivity (U g -1 min -1 ) 8 6 4 2 PDH 活性 PDH tivity (U g -1 min -1 ) 2. 1.5 1..5. 处理 Tretments 处理 Tretments 处理 Tretments 图 2 不同处理对平邑甜茶根系 CS Aonitse ICDH SCS SDH MDH FUM PDH 和 α-kgdh 活性的影响 Fig. 2 Effets of different tretments on the CS, onitse, ICDH, SCS, SDH, MDH, PDH, α-kgdh nd FUM tivities of roots of Mlus hupehensis Rehd.
3112 中国农业科学 45 卷 从表中可以看出, 与 4 mmol L -1 根皮苷处理 (T1) 相比, 加入 1 mmol L -1 高锰酸钾的根皮苷处理 (T2) 土壤中根皮苷含量降低, 减少量为.99 ng, 达差异显著性水平, 说明高锰酸钾对降低土壤中根皮苷含量有明显效果 在 T2 中未检测到肉桂酸而 T1 中肉桂酸的含量为.2 ng/1 g, 说明 T2 处理土壤中酚酸种类减少 与 T1 相比较,T2 土壤中咖啡酸 香草醛 丁香酸 根皮素的含量均有不同程度的降低, 减少量分别为.7.13.38.35 ng, 说明高锰酸钾在降低根 皮苷含量的同时对土壤中其它种类的酚酸含量也有不同程度的降低 从总量上来看,T2 处理酚酸类物质总含量比 T1 降低 2.12 ng, 这主要是由于根皮苷含量下降引起的 ;T2 处理酚酸类物质总含量低于对照水平, 但差异不明显 与 T1 相比,T2 提高了 CS 顺乌头酸酶 MDH 活性并超过对照 (CK), 分别是 CK 的 3.79 倍 1.27 倍 1.11 倍, 这可能与高锰酸钾降低了土壤中根皮苷的含量有关 表土壤中根皮苷及酚酸类物质含量 Tle The ontents of phloridzin nd phenoli ids in the soil (ng/1 g) 处理没食子酸儿茶素对羟基苯甲酸咖啡酸香草醛丁香酸阿魏酸苯甲醛 Tret- Glli Cte- β-hydroxyenzoi Cffei Vnill- Syringi Ferul- enzldements id hin id id in id i id hyde 根皮苷槲皮素 Phlorizin Queretin 肉桂酸 Cinnmi id 根皮素总量 Phloretin Totl ontent T1.24.27.56 1.74.2 1.12 4.13 T2.17.14.18d.75.27 2.1 T3.18.23.41 d.81 1.63 CK.18.21.27.53.24 1.2 2.45 3 讨论 呼吸是植物体最基本的生命活动之一, 除淹水等 少数缺氧情况下, 植物呼吸过程经 TCA 循环产能最 多,TCA 是植物体为满足各种生理活动获取能量最有 效的方式 [22] 连作条件下如果根系呼吸受到抑制, 将 最终抑制植株生长发育, 表现在生物量降低 干物质 的积累量减少 [4,6,8] 产量降低 树势衰退等 [23] 引起 苹果连作障碍的原因错综复杂, 但归根结底是土壤环 境的整体恶化, 土壤中的酚酸类物质是一重要限制因 子 [3-5] TCA 作为最重要的能量代谢途径 [22], 酚酸处 理条件下若 TCA 发生变化不可避免地将对根系总呼 吸产生较大影响 [7] 因此探讨酚酸类物质对苹果砧木 根系呼吸尤其对 TCA 循环的伤害及减轻其伤害的研 究具重要意义 多种酚酸类物质影响植物的呼吸作 用, 如香豆素降低了洋葱根系细胞离体线粒体的呼吸 速率 [24] ; 对羟基苯甲酸对樱桃根系呼吸速率产生影 响, 且能改变呼吸途径和电子传递途径 [25] ; 从本试验 研究结果可以看出,4 mmol L -1 根皮苷对平邑甜茶根 系基础呼吸速率具抑制作用 生物细胞内一切化学反应都离不开酶的催化, 保 证新陈代谢的基本运转 [22] 根系呼吸与酶活性密切相 [7] 关, 酶活性下降势必影响根系呼吸速率 Go 等研 究发现, 一定浓度的肉桂酸可使 TCA 循环中关键酶 MDH 活性降低,TCA 途径呼吸速率降低 本试验中, 与 TCA 循环相关的 7 种酶活性的下降与根系基础呼吸 速率下降相一致, 这可能是根皮苷对平邑甜茶根系造 成呼吸抑制的主要原因 呼吸酶是由蛋白质构成的, [26] Spring 等研究发现, 酚酸类物质能够与蛋白质上的 活性巯基结合引起酶的烷基化作用而影响基本代谢过 程并抑制生长 另一方面,TCA 循环是在线粒体中进 行的, 酚酸类物质如苯甲酸 间苯三酚 咖啡酸等可 [6] 通过损伤线粒体结构, 功能随之改变而使呼吸受到 抑制 PDH 和 α-kgdh 均为多酶复合体, 结构较复杂, 4 mmol L -1 根皮苷浓度处理下 PDH 和 α-kgdh 活性升 高可能与酶本身对根皮苷的敏感性和耐受性差异不同 有关 而呼吸速率下降, 根系供能不足, 代谢失调, [27-28] 影响矿质元素的吸收和物质的合成转化, 最终导 致酶活性降低 连作对作物根系是一种逆境, 土壤中存在的酚 酸类物质是逆境胁迫之一, 是造成连作障碍的重要 原因 [3-5] 前人研究发现一定浓度的酚酸处理可使平 邑甜茶细胞内线粒体 质体 核膜 内质网膜受到 不同程度的损伤, 膜结构和功能发生改变 [4,6], 这 可能是植物在逆境胁迫下受到伤害的根本原因所
15 期王青青等 : 根皮苷对平邑甜茶根系 TCA 循环酶的影响 3113 在 [29] 在正常条件下, 细胞内 H 2 O 2 脂质过氧 化中间产物等活性氧 (ROS) 的产生和清除保持着 [8-9] 动态平衡, 酚酸逆境胁迫下可打破此平衡而对 植株造成伤害 酚酸逆境下植物体清除 ROS 能力 减弱 [4], 造成植物体内 ROS 积累 [8],ROS 对植物体 有强烈毒性发生膜脂过氧化, 相对膜透性增加 ; MDA 是膜脂过氧化的最终分解产物,MDA 含量上 升 [9], 严重状况下可导致使膜解体, 细胞程序化死 亡 本试验中酶活性下降可能与线粒体膜 ( 琥珀酸 脱氢酶是 TCA 循环中结合在线粒体内膜上的酶 [22] ) 受到过氧化损伤功能发生改变有关, 也可能与 ROS 的积累直接对酶造成的氧化损伤有关 酚酸类物质可被某些化学物质如 H 2 O 2 等氧化降 [3-31] 解而降低毒性 KMnO 4 是一种强氧化剂, 因其最 终还原产物 MnO 2 为不溶性 环境友好的胶体, 常用 于污水处理中 [32], 氧化降解污水中含有不饱和官能团 的有机物 常温下, 相对低浓度的 KMnO 4 溶液具微 氧化性, 而根皮苷等酚酸类物质易被氧化 本试验研 究结果表明,KMnO 4 使土壤中根皮苷的含量降低, 从 而使平邑甜茶根系受到的胁迫强度降低, 这是 KMnO 4 能够提高平邑甜茶根系呼吸速率及其相关酶活性 ( 与 T1 相比 ) 的主要原因之一, 但生产中 KMnO 4 的最佳 使用浓度仍需要进一步的理论研究作支撑 4 结论 一定浓度根皮苷 (4 mmol L -1 ) 可降低与 TCA 循 环主要相关酶的活性, 使平邑甜茶根系基础呼吸速率 下降 适宜浓度的 KMnO 4 (1 mmol L -1 ) 可以缓解这 种抑制作用 [4] 张江红, 毛志泉, 王丽琴, 束怀瑞. 根皮苷对平邑甜茶幼苗生理特性的影响. 中国农业科学, 27, 4(3): 492-498. Zhng J H, Mo Z Q, Wng L Q, Shu H R. Effet of phloridzin on physiologil hrteristis of Mlus hupehensis Rehd. seedlings. Sienti Agriultur Sini, 27, 4(3): 492-498. (in Chinese) [5] 白茹. 苹果连作障碍中自毒作用的研究 [D]. 陕西杨凌 : 西北农林科技大学, 29. Bi R. Autointoxition in pple replnt disese[d]. Yngling, Shnxi: Northwest A&F University, 29. (in Chinese) [6] 张兆波, 毛志泉, 朱树华. 6 种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗根系线粒体及抗氧化酶活性的影响. 中国农业科学, 211, 44(15): 3177-3184. Zhng Z B, Mo Z Q, Zhu S H. Effets of phenoli ids on mitohondri nd the tivity of ntioxidnt enzymes in roots of seedlings of Mlus hupehensis Rehd. Sienti Agriultur Sini, 211, 44(15): 3177-3184. (in Chinese) [7] Go X B, Zho F X, Shen X, Hu Y L, Ho Y H, Yng S Q, Su L T, Mo Z Q. Effets of innmon id on respirtory rte nd its relted enzymes tivity in roots of seedlings of Mlus hupehensis Rehd. Agriulturl Sienes in Chin, 21, 9(6): 833-839. [8] Bi R, M F W, Ling D, Zho X. Phthli id indues oxidtive stress nd lters the tivity of some ntioxidnt enzymes in roots of Mlus prunifoli. Journl of Chemil Eology, 29, 35: 488-494. [9] Cui X J, Wng Y N, Zhen W C. The effets of phlorizin stress on the protetive enzyme nd metoli regultion sustnes in the root of M. miromlus. Frontiers of Agriulture in Chin, 21, 4(3): 323-327. [1] 高相彬, 胡艳丽, 赵凤霞, 毛志泉, 沈向, 杨树泉, 苏立涛. 外源苯甲酸对平邑甜茶幼苗根系膜脂过氧化的影响. 林业科学, 29, 45(12): 129-134. Referenes [1] Tewoldemedhin T Y, Mzzol M, Mostert L, MLeod A. Cylindrorpon speies ssoited with pple tree roots in South Afri nd their quntifition using rel-time PCR. Europen Journl of Plnt Pthology, 211, 129: 637-651. [2] 王闯, 徐公义, 葛长城, 毛志泉. 酚酸类物质和植物连作障碍的研究进展. 北方园艺, 29(3): 134-137. Wng C, Xu G Y, Ge C C, Mo Z Q. Progress on the phenoli id sustnes nd plnt soil sikness. Northern Hortiulture, 29(3): 134-137. (in Chinese) [3] Wittenmyer L, Szo K. The role of root exudtes in speifi pple (Mlus domesti Borkh.) replnt disese (SARD). Journl of Plnt Nutrition nd Soil Siene, 2, 163: 399-44. Go X B, Hu Y L, Zho F X, Mo Z Q, Shen X, Yng S Q, Su L T. Effets of enzoi id pplition on memrne lipid peroxidtion in roots of Mlus hupehensis seedlings. Sienti Silve Sini, 29, 45(12): 129-134. (in Chinese) [11] Gosh C, Hlwirth H, Stih K. Phloridzin: Biosynthesis, distriution nd physiologil relevne in plnts. Phytohemistry, 21, 71:838-843. [12] Hofmnn A, Wittenmyer L, Arnold G, Shieer A, Merh W. Root exudtion of phloridzin y pple seedlings (Mlus domesti Borkh.) with symptoms of pple replnt disese. Journl of Applied Botny nd Food Qulity, 29, 82(2): 193-198. [13] 邵小杰, 杨洪强, 冉昆, 姜倩倩, 孙晓莉. 水杨酸对镉胁迫下根系脂膜 ATPse 和自由基的影响. 中国农业科学, 21, 43(7):
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