FeCl3對滴水觀音抗氧化性的影響

朱啟紅，夏紅霞

（重慶文理學院，重慶 永川 402168）

鐵元素是最早被發(fā)現(xiàn)的、植物正常生理代謝中必需的微量營養(yǎng)元素之一，雖然其在植物體內(nèi)的含量甚微，但在植物生長發(fā)育中起著非常重要的作用[1-2]，即在植物體的光合作用、呼吸作用、固氮作用等諸多生理代謝過程的電子傳遞鏈或酶促反應(yīng)中發(fā)揮著極其重要的作用[3-5]。

滴水觀音又名滴水蓮、佛手蓮，為天南星科海芋屬多年生草本植物，在我國南方地區(qū)分布較廣。滴水觀音以其經(jīng)濟、藥用價值高而廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和民用工業(yè)。近年來，已有利用其治理城市污水方面的相關(guān)報道[6]。

本試驗以滴水觀音為供試材料，研究FeCl3對滴水觀音生長及生理生化指標的影響，以探尋FeCl3對人工濕地植物生長的影響。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試材料為滴水觀音，購自永川花卉市場。選取大小均一的滴水觀音植株，培養(yǎng)于Hoagland營養(yǎng)液中，待植株長出新葉后，用于水培試驗。

1.2 營養(yǎng)液培養(yǎng)試驗

待植物生長正常后，加入不同用量的FeCl3，使營養(yǎng)液中FeCl3的質(zhì)量濃度分別為0，0.25，0.38，0.50，0.62，0.75，0.88，1.00g/L。保持 24 h 連續(xù)通氣，每3 d更換1次營養(yǎng)液。培養(yǎng)6 d后，測定滴水觀音SOD，CAT，POD各項指標含量。每處理重復3次，取其平均值作統(tǒng)計分析。

1.3 樣品分析與測定方法

葉片過氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）活性均采用分光光度法進行測定[7-8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 SOD活性

SOD是存在于植物細胞中可清除耗氧生物活細胞的O2-·，是防止生物膜脂質(zhì)過氧化的重要酶類之一，在減輕脂質(zhì)過氧化和膜傷害方面起重要作用[9]。由圖1可知，未施用FeCl3植株的SOD活性最高，施用FeCl3后植株SOD活性降低，并隨FeCl3施加量增高植株SOD活性呈降低的趨勢。

2.2 POD活性

POD是一種普遍存在于植物體內(nèi)的氧化還原酶，它在植物生長發(fā)育過程中和不同逆境下均會發(fā)生明顯的變化。POD對外界脅迫下所產(chǎn)生的過量H2O2有清除作用，使植物細胞免受毒害[10]。從圖2可以看出，加入FeCl3之后，植株P(guān)OD活性較對照植株顯著上升，并隨著FeCl3質(zhì)量濃度的升高POD活性不斷升高。

2.3 CAT活性

CAT是含F(xiàn)e的血紅蛋白酶類，普遍存在于植物體內(nèi)的所有組織中，它起著清除由光呼吸（或乙醛酸循環(huán)體中脂肪酸β-氧化）而產(chǎn)生的H2O2的作用，是一種保護酶，反映了植物抗逆能力的大小[11-12]。試驗結(jié)果（圖3）顯示，在未加入FeCl3時，植株葉片CAT的活性是較低的，施加FeCl3后植株CAT活性隨著加入FeCl3質(zhì)量濃度的升高而逐漸升高。

3 討論

鐵是植物必需的微量元素之一，它在植物體內(nèi)作為多種酶的重要組成部分參與氧化還原反應(yīng)及葉綠素的合成等，因此，其在植物的生理生化活動中起著重要的作用，如光合作用、呼吸作用、氮代謝等[13-14]，鐵的缺少和過量都會對植物產(chǎn)生危害[15]。Pro作為重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其積累可能一方面是細胞結(jié)構(gòu)和功能遭受傷害時機體作出的反應(yīng)[16]，另一方面也是植物在逆境下的適應(yīng)表現(xiàn)，系一種防護效應(yīng)[17]。

SOD，CAT，POD是植物體內(nèi)酶促防御系統(tǒng)的3個重要保護酶，相互之間起著協(xié)同保護的作用，植物體內(nèi)活性氧的清除主要是由這些酶系統(tǒng)和抗氧化物質(zhì)來完成的，其中，SOD，POD是重要的O2-·清除酶系統(tǒng)[17-19]。POD和CAT也能有效地清除H2O2，把體內(nèi)潛在的H2O2轉(zhuǎn)化為H2O和O2。在一定范圍內(nèi)，SOD，CAT共同作用催化機體內(nèi) O2-·和 H2O2發(fā)生反應(yīng)：O2-·＋H2O2→H2O＋O2，抑制·OH等的形成；POD和CAT則使體內(nèi)某些氧化酶的毒性產(chǎn)物H2O2分解，阻止其對膜脂的攻擊而發(fā)生過氧化的過程[20]。

SOD是抗氧化系統(tǒng)中防御細胞膜脂過氧化的第一道防線，主要作用是清除O2-·，增強植物的抗逆性、抗衰老能力[21-22]。本試驗結(jié)果表明，在未加入FeCl3的情況下，植株葉片SOD的活性最大，而加入FeCl3之后，SOD的活性都明顯降低，并隨著質(zhì)量濃度的升高而逐漸降低，這說明FeCl3對于植株SOD活性起到了一定的抑制作用。

POD是一種含F(xiàn)e的金屬蛋白質(zhì)，是植物體內(nèi)常見的氧化還原酶，廣泛參與植物的物質(zhì)和能量代謝，與植物的呼吸代謝和抗性生理密切相關(guān)[23]。正常條件下，植物體內(nèi)SOD活性能夠有效地將O2-·轉(zhuǎn)變成H2O2，而POD可以有效地將H2O2轉(zhuǎn)變成O2，從而清除O2-·，使植物不至于受害。但是在逆境脅迫下，植物體內(nèi)O2-·產(chǎn)生量超出了清除能力范圍，植物不可避免地要受到傷害，如膜脂過氧化、膜的通透性喪失等[24]。本試驗結(jié)果表明，施用FeCl3后植株P(guān)OD活性發(fā)生明顯變化，植株P(guān)OD活性隨FeCl3用量增加而上升，與徐勤松等[23]的研究結(jié)果一致。這說明FeCl3對植株葉片POD的活性起到了促進作用，且在高質(zhì)量濃度下促進作用更為明顯。POD活性升高，使得植物體內(nèi)的H2O2含量能夠及時得到清除，使滴水觀音細胞免受毒害。

CAT是抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種含F(xiàn)e的血紅蛋白酶類，能催化H2O2分解成水和氧，使得H2O2不至于與O2在鐵螯合物作用下反應(yīng)生成非常有害的-OH，O2的產(chǎn)生標志著該酶的存在。因此，CAT活性與植物代謝強度及抗逆境能力密切相關(guān)[25-28]?？梢?，CAT活性增大，植物的抗逆能力增強。本試驗結(jié)果表明，未加入FeCl3時，CAT的活性較低，施用FeCl3后植株葉片CAT活性隨著加入FeCl3質(zhì)量濃度的升高逐漸增大。這可能是因為植物體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧自由基沒有超過保護酶的清除范圍，并且此質(zhì)量濃度下的金屬鐵離子也并沒有導致酶結(jié)構(gòu)變化、活性喪失，反而最終造成活性氧防御系統(tǒng)的增強，使得活性劇增[29-31]。

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