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1、西北植物学报2001,21(2):215—220ActaBot.Boreal.-Occident.Sin.文章编号:1000-4025-(2001)02-0215-06⒇活性氧、自由基与植物的衰老杨淑慎,高俊凤(西北农林科技大学生命科学学院,陕西杨陵712100)摘要:介绍近10年来有关活性氧、自由基的产生,对植物的伤害及植物对活性氧、自由基清除的研究进展。关键词:植物衰老;活性氧;自由基中图分类号:Q945.48文献标识码:AInfluenceofactiveoxygenandfreeradicalsonplantsenescenceYANGShu-shen,GA
2、OJun-feng(SchoolofLifeScience,NorthwestSci-TechUniversityofAgricultureandForestry,Yangling,Shaanxi712100,China)Abstract:Thispapergivesanintroductiontoresearchinrecenttenyearsonreductionofactiveoxygenandfreeradicalsandtheirharmtoplants.Thereisalsoanintroductiononhowplantseliminateactive
3、oxygenandfreeradicals.Keywords:plantsenescence;activeoxygen;freeradicals[1]植物衰老是指一个器官或整个植物生命功能逐渐地衰退过程。自1928年Molisch提出营养亏缺学说以来,国内外已有许多关于衰老的文献综述及专论发表,提出衰老原因[2]的植物激素、死亡因子说、生物自由基伤害、光周期、差误理论及衰老基因等假说。其中20世纪60年代末,由Fridovich等提出的生物自由基伤害假说,在植物衰老及抗逆性机理研究中受到广泛的关注及应用。该学说认为衰老过程即活性氧代谢失调累积的过程。植物衰老的研究亦
4、获得与此相似的结果。许多研究表明,植物细胞通过多种途径产生各种自⒇收稿日期:2001-01-10;修改稿收到日期:2001-01-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(39670436)。作者简介:杨淑慎(1956-),女(汉族),硕士,副教授。216西北植物学报21卷由基和活性氧,使细胞的正常代谢不能顺利进行。同时,植物细胞本身具有防止自由基、活性氧早期形成的非酶机制和清除自由基、活性氧的酶促防御系统。在正常情况下,细胞内自由基、活性氧的产生与清除处于动态平衡状态,自由基、活性氧浓度很低,不会引起伤害。但在植物衰老劣变过程中,特别是处于干旱、高盐分、SO2等逆境
5、条件下,这种平衡遭到破坏,结果自由基和活性氧的浓度超过了伤害“阈值”,导致蛋白质、核酸、酶结构的氧化破坏,特别是膜脂中的不饱和双链酸最易受自由基的攻击发生过氧化作用。过氧化过程产生新的自由基,从而进一步促进膜脂质过氧化,膜的完整性受到破坏,表现在膜透性增大[3,4]和离子泄漏,最后导致植物伤害或死亡。探究衰老原因,推迟衰老开始或延缓衰老进[2]程,防止早衰,以达高产优质,始终是一个十分重要的问题。本文就近年来这一方面的研究做一综述。1自由基、活性氧及其产生′生物体内重要的活性氧、自由基有:单线态氧(O2);过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子·-··[5](O2)、羟自
6、由基(OH)和脂质过氧化物(ROOH或ROOR′)及烷自由基(R)等。这些物质是一些高活性基团,很容易得失电子。它们的化学性质活泼,氧化能力很强,在植物体中可通过多种代谢途径产生。植物在进行旺盛的有氧呼吸和叶绿体进行光合电子传递过---···程中,会产生超氧阴离子自由基(O2)。O2还可通过某些酶催化产生。O2形成后可启动·′[6]自由基连锁反应,产生羟自由基(OH)、单线态氧(O2)和过氧化氢(H2O2)。它们的部分典型反应如下:-·O2+eO2黄嘌呤氧化酶-黄嘌呤+2O·+2+H2O2尿酸+2O2+2H-·O2能岐化生成H2O2:-+′2O·2+2HH2O2+O
7、2-··O2也可通过Haber-Weiss反应形成OH·-·-H2O2+O2OH+OH+O22+3+·H2O2可透过细胞膜,在酸性条件下,促使FeFe,产生OH,这就是Fenton反应:2+3+-·H2O2+FeFe+OH+OH2自由基、活性氧对植物的伤害自由基、活性氧对植物产生伤害的一个重要机制是直接或间接启动膜脂的过氧化作[7]用,导致膜的损伤和破坏,严重时会导致植物细胞死亡。植物细胞的膜脂过氧化是指在生物膜的不饱和脂肪酸中发生的一系列自由基反应,可以是自由基、活性氧引发的多元不饱和脂肪酸发生自氧化的结果,也可以是脂氧合酶在[8]自由基、活性氧参与下作用的结
