驱蚊草不同部位抗氧化系统的研究

摘要

驱蚊香草(Pelargonium×Citrenella)，又名蚊净香草(Mosquito abjection vanilla)，是荷兰植物学家迪克通过植物细胞分离、细胞基因重组融合生物转基因技术将中国牧草香茅草的基因转入香叶大竺葵(Pelargonium graveolens)内，培育出来的一种多年生草本芳香植物，驱蚊香草属于牻牛儿苗科(Geraniacea)、天竺葵属(Geranium)，驱蚊香草生命周期为8年。不但驱蚊，净化空气。其叶片婆娑，四季长绿，具有美丽的外型，姿态优稚。置于室中，也是非常好的观赏植物。经济价值相当可观。以前的很多研究都集中在驱蚊香草的栽培、繁殖、有效成分香茅醛以及驱蚊效果方面。很少有生理生化方面的研究。本文系统地研究了驱蚊草不同节位(幼叶、成熟叶、老叶、幼茎、成茎、老茎以及根)抗氧化系统的差异。主要研究了不同部位位的生理生化指标(可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛含量)、活性氧含晕和产生能力(超氧阴离子自由基、羟自由基、过氧化氢)、抗氧化酶类(超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶)的活性以及超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶的同工酶谱，以及抗氧化非酶物质(抗坏血酸、谷胱甘肽、α-生育酚)等的差异，填补当前对驱蚊草的生理生化特别是抗氧化系统研究的空白，为驱蚊草物抗氧化剂资源的开发利用和研究提供理论依据。主要研究结果如下： 1.驱蚊草不同部位丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量的差异 驱蚊草各节位MDA含量都表现出：幼叶(幼茎)<成熟叶(成茎)<老叶(老茎)的逐渐上升的趋势，衰老的黄叶中和木质化的茎中MDA含量明显增高；各节位可溶性糖含量呈幼叶(幼茎)>成熟叶(成茎)>老叶(老茎)的整体下降趋势；且叶中各部位的可溶性糖含量整体高于茎中可溶性糖含量；驱蚊草各节位可溶性蛋白差异不显著。 2.驱蚊草不同部位抗氧化酶活性差异 驱蚊草叶中各部位超氧化物歧化酶(SOD)活性整体高于茎中各部位超氧化物歧化酶的活性。在叶SOD活性表现出：幼叶>成叶>老叶，呈逐渐下降趋势；在茎中表现出：成熟茎段>幼茎>已木质化的老茎；叶中POD活性：幼叶<成熟叶<老叶，呈逐渐上升趋势；幼叶中过氧化物酶(POD)活性最低仅为0.6378U·g-1·min-1而老茎中的中过氧化物酶(POD)活性最高，达39.4097 U·g-1·min-1。在茎中变化趋势不明显，但老茎POD活性显著增高；过氧化氢酶(CAT)活性：成熟叶(成熟茎)>老叶(老茎)>幼叶(幼茎)，且茎中各部位中的过氧化氢酶(CAT)活性高于叶中各部位CAT活性。根中CAT活性与老叶和幼茎中CAT活性接近；老茎中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性最高，为13.3930U·g-1·min-1而根中抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性最低为3.2903 U·g-1·min-1，各部位APX活性高低依次为老茎>幼茎>成熟叶>成熟茎>老叶>幼叶>根；谷胱甘肽还原酶(GR)的活性表现为：老茎<根<成熟叶；成熟叶(茎)>幼叶(茎)>老叶(茎)。综合看来，在幼叶(茎)和根中超氧化物歧化酶(SOD)为关键酶，在幼叶抗氧化系统中起主要作用，成熟叶(茎)中过氧化氢酶(CAT)活性所占比例较高，在老叶(茎)中POD、APX活性相对高于其他部位，GR在驱蚊草抗氧化系统中活性甚微，相对在成熟叶中含量较高。因此在驱蚊草抗氧化酶系统中起的作用可能较小。 3. 驱蚊草不同部位产生活性氧的能力分析 超氧阴离子(O-·2)产生速率表现出：老叶>幼茎>成熟叶>幼叶>成熟茎>老茎>根。超氧阴离子自由基含量表现出：叶>茎>根。羟自由基的产生速率：老叶>成熟叶>成熟茎>幼茎>老茎>幼叶>茎>根。叶中过氧化氢产生速率整体高于茎中过氧化氢产生速率，而在叶中过氧化氢产生速率呈现：幼叶<成熟叶<老叶逐渐上升趋势，老叶中过氧化氢产生速率为最高，老叶>成熟茎>成熟叶>老茎>幼叶>幼茎>根。 4. 驱蚊草各部位小分子抗氧化剂含量变化 抗坏血酸在驱蚊草成熟叶中含量最高，成熟叶中VE含量极显著高丁驱蚊草其它部位中VE含量，驱蚊草各部位中VE含量差异与驱蚊草各部位抗坏血酸含量差异趋于一致。 总体看来，总抗氧化能力叶>茎>根。在叶中，总抗氧化能力老叶>成熟叶>幼叶；在茎中总抗氧化能力成熟茎>幼萃、老茎，根中总抗氧化能力较低，水平基本与老茎相当，此变化趋势与活性氧产生速率成止相关。 5. 驱蚊草各部位抗氧化酶同工酶电泳分析 驱蚊草植株不同部位的SOD同工酶电泳总共显示5条酶带(A1～A5)；其中，活性较强的带有三条(A2，A3和A5)；在叶中，幼叶和成熟叶中均有4条(A2～A5)，都缺少A1带；老叶中有5条带(A1～A5)。说明随着叶片的衰老，出现了A1带，从酶谱还可以看出，SOD酶活性：幼叶>成熟叶>老叶，这与之前各部位活性测定结果基本一致；在茎和根中，SOD均表现为三条强带(A2，A3，A5)，未见特异谱带，从酶谱还可以看出几个部位活性基本相当，成熟茎和老茎略强于幼茎，此结果与之前活性测定基本一致。 驱蚊草植株不同部位的POD同工酶电泳图谱表明，总共出现约7条酶带(A1～A7)；其中，活性强的带有4条(A2，A3，A6和A7)；在叶中，幼叶可看到4条带(A1，A2，A6，A7)，其中只有一条强带(A6)，其余谱带极弱。成熟叶和老叶中谱带带数相同，共7条(A1～A7)，活性基本相当，但都大大强于幼叶，茎中均有7条谱带(A1～A7)其活性基本相当，根中也出现7条谱带，但A7活性较弱。

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文摘

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论文说明：缩略词表

声明

第一章文献综述

1.1驱蚊草概述

1.1.1驱蚊草市场价值及快繁技术

1.1.2驱蚊草研究现状

1.1.3药用价值研究进展

1.2自由基及抗氧化物质研究进展

1.2.1生物体内的自由基及其产生机制

1.2.2抗氧化剂概述

1.2.3植物抗氧化剂及植物抗氧化系统

1.2.4植物抗氧化剂氧化作用机理

1.2.5有关抗氧化酶系统的基因工程

1.2.6植物抗氧化剂的应用

第二章引言

第三章材料与方法

3.1材料与栽培方法

3.1.1试验材料

3.1.2材料的栽培处理

3.1.3取样方法

3.2各项指标测定方法

3.2.1丙二醛含量的测定

3.2.2可溶性蛋白含量的测定

3.2.3可溶性糖含量的测定

3.2.4超氧阴离子产生速率的测定

3.2.5过氧化氢产生速率的测定

3.2.6羟自由基产生速率的测定

3.2.7抗氧化酶活性的测定

3.2.8抗氧化非酶物质含量的测定

3.2.9抗氧化同工酶的电泳

3.3数据统计分析

第四章结果与分析

4.1驱蚊草不同部位丙二醛含量差异

4.2驱蚊草不同部位可溶性蛋白含量差异

4.3驱蚊草不同部位可溶性糖含量差异

4.4驱蚊草不同部位超氧化物歧化酶(SOD)活性差异

4.5驱蚊草不同部位过氧化物酶(POD)活性差异

4.6驱蚊草不同部位过氧化氢酶(CAT)活性差异

4.7不同部位抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性差异

4.8驱蚊草不同部位谷胱甘肽还原酶(GR)活性差异

4.9驱蚊草不同部位抗氧化酶活性分析

4.10驱蚊草不同部位超氧阴离子自由基产生速率差异

4.11驱蚊草不同部位产生羟自由基(HO·)速率差异

4.12驱蚊草不同部位产生过氧化氢速率差异

4.13驱蚊草各部位产生活性氧速率差异

4.14驱蚊草各部位抗坏血酸含量差异

4.15驱蚊草各部位VE含量差异

4.16驱蚊草各部位总抗氧化能力差异

4.17 SOD同工酶电泳

4.18 POD同工酶电泳

4.19 CAT的同工酶电泳

第五章结论与讨论

5.1结论

5.1.1驱蚊草不同部位丙二醛、可溶性蛋白和可溶性糖含量的差异

5.1.2驱蚊草不同部位抗氧化酶活性差异

5.1.3驱蚊草不同部位产生活性氧的能力分析

5.1.4驱蚊草各部位小分子抗氧化剂含量变化

5.1.5驱蚊草各部位抗氧化酶同工酶电泳分析

5.2讨论

参考文献

致谢

在校期间发表论文