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温度与光照强度对鸭梨果实抗氧化能力的影响及其机理研究

作　者: 李英丽
导　师: 张建光
学　校: 河北农业大学
专　业: 果树学
关键词: 鸭梨果实温度光照抗氧化机理
分类号: S661.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

温度和光照是影响果实生长发育的重要环境因子。然而，由于果实发育期（甚至在贮藏期）经常遭受温度或（和）光照逆境的胁迫，致使产量和品质受到不同程度的影响。因此，研究和揭示温度与光照逆境对果实影响的内在规律和机理，对于提高果实对温度、光照逆境的抵御能力，从而保证梨果丰产、优质意义重大。本研究以鸭梨（Pyrus bretschneideri Rehd.,cv:Yali pear）为试材，采用田间和室内试验相结合的方法，探讨了不同温度和光照变化对果实活性氧含量（O-.2、H₂O₂）、抗氧化酶（SOD、POD、APX、MDHAR、GR）活性、抗坏血酸（AsA）含量以及细胞中Ca²⁺分布的影响。初步阐明了不同温度和光照条件下果实抗氧化系统以及细胞中Ca²⁺分布的变化规律。主要研究结果如下：1.高温处理显著提高了鸭梨果实中活性氧（O-.2、H₂O₂）含量，同时提高了POD和APX活性。但鸭梨果实中POD和APX对高温胁迫的响应存在时间上的差异：高温胁迫1h时显著提高了APX活性，而POD活性在处理初期无显著变化，处理后期（5h后）才显著升高。高温胁迫初期果实内H₂O₂主要由APX清除，使H₂O₂含量保持在较低水平，当胁迫变得严重时，POD开始起作用。2. AsA-GSH循环是温度逆境下清除鸭梨果实活性氧的主要途径之一。APX、GR、MDHAR作为该循环的主要抗氧化酶，对温度胁迫的响应在时间上具有先后顺序的差异：APX在胁迫1h时活性最大，而MDHAR和GR分别在处理3h和5h活性最高。3.高温处理初期显著提高了抗坏血酸合成速率，还原型抗坏血酸含量和MDHAR活性变化相一致，因此可推断：抗坏血酸主要通过AsA-GSH循环参与活性氧的清除。4.高温和强光具有胁迫增效作用，能够加重氧化胁迫的发生：高温条件下，照光处理显著提高了高温初期鸭梨果实中活性氧含量，使APX和POD活性增强，抗坏血酸合成量增加，但随着时间延长，LOX活性迅速增加，加速了果实伤害的进程。5.高温强光胁迫下，施用不同外源调节物质可以减缓胁迫对果实造成的伤害：AsA、草酸、SA、ABA处理显著提高了果实内源H₂O₂含量。当胁迫发生后，果实内大量H₂O₂积累作为信号分子诱导了AsA-GSH循环中关键酶（APX、GR）活性以及AsA含量、AsA/DHA比值有所提高，确保了AsA-GSH循环顺利运转，使LOX活性保持在较低的水平，延缓了高温强光对果实的伤害进程。6. Ca²⁺信使促进剂（CaCl₂）显著提高了胁迫初期果实内H₂O₂含量，大量的H₂O₂诱导了APX、GR活性，AsA合成量增加，使胁迫后期LOX活性保持较低水平，避免了膜磷脂过氧化，提高了果实的抗逆性。胁迫过程中Ca²⁺信使抑制剂（EGTA、LaCl3）显著抑制了APX、GR活性和AsA的合成，使AsA-GSH循环运转受到影响，LOX活性迅速提高，加剧了细胞膜磷脂的过氧化进程，加重了果实的伤害。并且从抑制剂的抑制效果来看，LaCl3较EGTA效果更为显著。7.温度能明显影响果实细胞中Ca²⁺分布。45℃处理初期，液泡中Ca²⁺开始向细胞质中移动，使细胞质中Ca²⁺浓度增加。随着处理时间的延长，液泡中Ca²⁺浓度减少，大部分Ca²⁺颗粒沉淀流向胞质中。处理7h细胞质中的Ca²⁺浓度减少，液泡中Ca²⁺颗粒增多，液泡结构完整性遭到破坏，果实细胞伤害发生。8.鸭梨果实中Ca²⁺分布受光照的影响，无光条件下果实中Ca²⁺主要分布在细胞间隙和液泡中，细胞质中几乎没有Ca²⁺分布。照光条件下，细胞间隙和液泡中的Ca²⁺向细胞质中转移，细胞质中Ca²⁺浓度急剧增加，但细胞间隙仍有少量Ca²⁺沉淀颗粒分布，而液泡中几乎没有Ca²⁺分布，由此可见：细胞质中的Ca²⁺主要来源于液泡中。9.在温度和（或）光照逆境胁迫下，果实活性氧和细胞质中Ca²⁺浓度升高，而高浓度活性氧和（或）细胞质中Ca²⁺作为信号分子，刺激或诱导细胞膜上SOD、APX、MDHAR、GR等酶活性的提高，在一定范围内消除了胁迫后期活性氧对果实细胞膜的伤害。然而，随着温度和光照胁迫加重，当果实活性氧产生速度远超过抗氧化系统清除速度时，此时液泡中的Ca²⁺全部流入细胞质中，细胞失去了自动调节能力，再不能诱导抗氧化系统做出相应的响应（或者能力达不到实际需要），从而导致果实细胞膜系统遭受伤害，直至果实出现不同程度的生理伤害。

温度与光照强度对鸭梨果实抗氧化能力的影响及其机理研究

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