气体甲醛胁迫对蚕豆保卫细胞中过氧化氢的积累和气孔导度及开度的影响

以蚕豆为材料,考察气体甲醛(HCHO)胁迫对保卫细胞H2O2积累和叶片气孔导度、开度的影响。结果表明:气体HCHO胁迫增加了叶片中H_2O_2的积累,荧光显微分析发现在较低浓度(0.2~0.4μmol·L^(-1))气体HCHO胁迫下,保卫细胞中增加的H_2O_2主要分布在细胞质中,高浓度(0.8~1.6μmol·L^(-1))气体HCHO胁迫不仅增加保卫细胞质中H_2O_2的积累,而且显著增加叶绿体中H_2O_2的含量及积累H_2O_2的叶绿体数量,这说明在高浓度气体HCHO胁迫下蚕豆保卫细胞中增加的H_2O_2主要来源于叶绿体和细胞质。保卫细胞中H_2O_2积累的增加显著降低蚕豆的气孔导度和开度,从而导致蚕豆HCHO吸收效率下降。气体HCHO胁迫下叶片中抗氧化酶活性的变化可能是H_2O_2积累增加的主要原因,气体HCHO胁迫显著增强叶片中CAT和SOD的活性,但只有低浓度HCHO胁迫诱导叶片POD活性,叶片APX对HCHO胁迫很敏感,低浓度的气体HCHO对叶片APX活性都有显著的抑制作用。

3种观赏植物对室内甲醛污染的净化及生长生理响应

在密封条件下,采取熏蒸法研究了常春藤、绿萝、驱蚊草对不同浓度梯度的甲醛气体胁迫的吸收能力及其生理响应。结果显示:(1)3种植物对室内甲醛气体均有不同程度的吸收能力,其吸收率随室内甲醛气体浓度的升高而逐渐增加,且吸收能力表现为常春藤>驱蚊草>绿萝。(2)与对照相比,随着室内甲醛气体胁迫浓度的增加,驱蚊草、绿萝、常春藤的叶绿素含量先升高再降低,而叶绿素a/b值的变化趋势各有不同。(3)不同浓度甲醛气体胁迫下,3种植物的超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性均显著升高,并以常春藤的增加量最大(分别为113.21%和120.84%),驱蚊草的增加量最小(分别为69.04%和60.76%);而3种植物的过氧化氢酶(CAT)活性与对照相比显著降低,并以驱蚊草的变化量最大(49.54%),绿萝的变化量最小(14.66%)。(4)驱蚊草、绿萝、常春藤的丙二醛(MDA)含量和脯氨酸含量随着甲醛气体浓度的增加呈升高趋势。综合分析表明,3种室内植物耐受甲醛胁迫的能力存在显著差异,常春藤属于吸收多、耐性强的植物,驱蚊草属于吸收多、耐性弱的植物,而绿萝属于吸收少、耐性强的植物。

过量表达拟南芥CAT提高烟草对气体甲醛的吸收和抗性

为提高植物对甲醛的吸收和耐受,利用拟南芥CAT的编码区构建植物过表达载体pk2-Prbc S-*T-CAT,在野生型(WT)烟草叶绿体中过量表达CAT产生2个表达量不同的转基因株系(C1、C3)。用10ppm、20ppm和40ppm气体甲醛处理WT和转基因烟草,分析过量表达CAT的转基因烟草对甲醛的吸收效率和耐受性。结果表明,转基因烟草对气体甲醛的吸收量明显高于WT,且随着处理浓度的升高,转基因株系叶片的可溶性总糖、总蛋白质和总叶绿素含量都显著高于WT;转基因株系叶片氧化损伤指标H202、丙二醛(MDA)和羰基化蛋白(PC)的含量都显著低于野生型。转基因烟草(C1)的PM H+-ATPase和氢泵活性在40ppm处理后为WT的3倍和2.5倍,C1的气孔导度为WT的2.67倍。这些结果表明,在烟草中过量表达拟南芥CAT能降低甲醛进入烟草细胞引起的氧化损伤,提高烟草对甲醛的脱毒能力,增强烟草对甲醛的吸收和抗性。揭示气体甲醛胁迫时质膜H+-ATPase和氢泵活性影响叶片气孔的导度,这可能是转基因烟草甲醛吸收效率提高的原因之一。