碱胁迫下杜鹃花抗氧化体系的亚细胞分布

碱胁迫下ROS产生和抗氧化体系的亚细胞分布

 

碱胁迫下，3 个杜鹃花品种 SOD 在细胞溶质中活性显著高于叶绿体和线粒体，说明超氧阴离子的产生和清除主要在细胞溶质中进行。Tan  等（2010）、陈一舞等（1997）在研究中也发现 SOD 在细胞溶质中活性最高。而在祁连圆柏（Sabina  przewalskii）和圆柏（S.  chinensis）中，SOD 在叶绿体中的分布高于线粒体和细胞溶质（于飞  等，2014），SOD 的亚细胞分布差异可能与物种有关。

杜鹃花叶片中 H2O2及其清除酶 POD 及 As A–GSH 循环中的 As A、GSH 和 GR 在细胞溶质中分布最多，显著高于叶绿体和线粒体，表明细胞溶质是杜鹃 H2O2积累和清除的主要场所。对烟草（Locato et al.，2009）、玉米（Tan et al.，2010）亚细胞水平的研究也表明 As A、GSH 和 GR 主要分布在细胞溶质中，Mittova 等（2000）也发现两种番茄叶片中 GR 在细胞溶质中活性最高。 

 

 

在叶绿体中，以 APX 和 GR 为主的 As A-GSH 循环系统是主要的活性氧清除系统（Anjum et al.，2010）。在 PSI（ROS 在叶绿体中产生的一个主要位点）附近附着的 Cu/Zn-SOD 将超氧阴离子转化为 H2O2，膜结合的类囊体 APX（t APX）将 H2O2转化为水，在这个过程中，As A 被氧化为单脱氢抗坏血酸（Miller  et  al.，2010）。本研究中 As A、GSH 和 GR 的亚细胞分布虽然以细胞溶质为主，但APX 在叶绿体中活性最高。

As A 在叶绿体中的含量最低，在碱胁迫后含量下降，可能是作为 APX的底物被氧化来清除 H2O2。在转基因植物中也发现过量表达的 t APX 可增强对 NO 胁迫的耐受性（Murgia et al.，2004）。在番茄（Mittova et al.，2000）和白三叶（Wang et al.，2008）中也发现 APX在叶绿体中活性最高，但也有试验表明 APX 主要分布在细胞溶质而不是叶绿体中（Locato  et  al.，2009；Tan et al.，2010）。 

 

在线粒体中，Cu/Zn-SOD  和（或）Mn-SOD 将超氧阴离子转化为 H2O2，之后经 CAT 或 APX将 H2O2转化为水（Miller et al.，2010）。本研究中，杜鹃花叶片线粒体中检测到 SOD、POD、As A-GSH循环系统及 CAT 的分布，但 CAT 在线粒体中的活性最高，这说明 CAT 主要在线粒体中发挥作用。CAT 是过氧化物的标志酶，主要分布在线粒体和过氧化物酶体中（Tan et al.，2010），在不同植物中分布存在差异。

低温胁迫下圆柏的线粒体中 CAT 活性高于叶绿体和细胞溶质（于飞  等，2014），在水分胁迫下，玉米过氧化物酶体中 CAT 活性高于质外体，而在叶绿体、线粒体和细胞溶质中未检测到（Tan et al.，2010）；而 Mittova 等（2000）、Wang 等（2008）的研究则显示 CAT 在过氧化物酶体中活性最高。