抗坏血酸对甘蔗原生质体生理生化及抗氧化和再生相关基因表达的调控

发布时间：2021-10-29 14:39

　　为减少甘蔗（Saccharum officinarum）体细胞培养和融合过程中原生质体的氧化褐变,本研究以‘新台糖22号’（ROC22）为材料,研究在KM8P液体培养基中添加抗坏血酸（L-ascorbic acid, ASA）对甘蔗原生质体活力的影响和机理。结果表明,添加不同浓度的ASA （0.5、1.5 mmol·L-1）均可提高原生质体活力,降低丙二醛（MDA）含量,促进细胞壁再生,同时提高抗氧化相关酶基因（Cu/Zn SOD、CAT）和细胞壁基因（GAUT）、细胞周期基因（Cyclin A、Cyclin B和PSK）的表达水平。其中,添加0.5 mmol·L-1的ASA时可获得最高活力的原生质体,更有利于细胞壁再生和抑制膜脂过氧化,激活抗氧化系统,同时促进细胞周期运转。 

【文章来源】：植物生理学报. 2020,56(06)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

ASA处理下甘蔗原生质体抗氧化酶活性

O2ˉ·和MDA是膜脂过氧化的重要产物,植物的衰老过程伴随着MDA含量的增加及膜脂过氧化程度的加重(赵会杰和林学梧1992;林植芳等1984)。本研究中,MDA含量受ASA影响显著,培养基中0.5和1.5 mmol·L-1 ASA均会显著降低MDA含量。说明ASA可以减轻细胞受到的氧化损伤及细胞次生代谢物的积累,这与黄文敏等(2006)、齐放军等(1994)研究结果一致,原生质体培养前期抗性差的细胞进入衰亡期,大量细胞衰亡而引起原生质体活力下降。徐小勇等(2016)的研究表明,培养前期椪柑(Citrus reticulate)愈伤组织原生质体ROS含量下降,培养3 d后ROS水平上升,这与细胞壁再生及分裂有关,ROS既会造成原生质体再生难,也会对原生质体再生起重要的调控作用。本研究也发现,甘蔗原生质体在培养前期ASA显著降低O2ˉ·含量,培养30 d 0.5 mmol·L-1 ASA处理O2ˉ·含量显著高于CK和1.5 mmol·L-1 ASA处理,说明0.5 mmol·L-1ASA更能激活原生质体的氧化系统。图6 ASA处理下原生质体再生相关基因表达

图5 ASA处理下抗氧化酶相关基因表达正常情况下,ROS的产生和清除是动态平衡的状态(Apel和Hirt 2004)。ASA可直接或间接参与ROS的清除,外源ASA可通过提高SOD、CAT等抗氧化酶活性来减轻玉米(Zea mays)的氧化应激(Yadava等2013),通过提高SOD、POD、CAT活性降低花生(Arachis hypogaea)原生质体酶解过程的膜损伤(傅明辉和庄东红2001);通过提高SOD、POD、APX活性以清除番茄(Solanum lycopersicum)体内自由基,且以1 mmol·L-1效果更好(马彦霞等2015)。SOD能将超氧阴离子歧化成过氧化氢和氧气。POD可催化过氧化氢分解为水和氧气。CAT和APX主要清除由光呼吸过程中产生的过氧化氢(渠心静等2019)。本研究表明,添加外源ASA后,SOD、POD活性显著提高,且0.5 mmol·L-1效果更好。而CAT与APX的活性则与ASA浓度关系不大,可能是由于CAT的亲和力小,一般要与APX共同作用来清除过氧化氢(刘燕敏等2018;刘洋等2015),这与前人对花生原生质体培养的研究结果类似(傅明辉和庄东红2001)。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3464847