為減少甘蔗（Saccharum officinarum）體細胞培養(yǎng)和融合過程中原生質體的氧化褐變,本研究以‘新臺糖22號’（ROC22）為材料,研究在KM8P液體培養(yǎng)基中添加抗壞血酸（L-ascorbic acid, ASA）對甘蔗原生質體活力的影響和機理。結果表明,添加不同濃度的ASA （0.5、1.5 mmol·L-1）均可提高原生質體活力,降低丙二醛（MDA）含量,促進細胞壁再生,同時提高抗氧化相關酶基因（Cu/Zn SOD、CAT）和細胞壁基因（GAUT）、細胞周期基因（Cyclin A、Cyclin B和PSK）的表達水平。其中,添加0.5 mmol·L-1的ASA時可獲得最高活力的原生質體,更有利于細胞壁再生和抑制膜脂過氧化,激活抗氧化系統(tǒng),同時促進細胞周期運轉。 

【文章來源】：植物生理學報. 2020,56(06)北大核心CSCD

【文章頁數】：11 頁

【部分圖文】：

ASA處理下甘蔗原生質體抗氧化酶活性

O2ˉ·和MDA是膜脂過氧化的重要產物,植物的衰老過程伴隨著MDA含量的增加及膜脂過氧化程度的加重(趙會杰和林學梧1992;林植芳等1984)。本研究中,MDA含量受ASA影響顯著,培養(yǎng)基中0.5和1.5 mmol·L-1 ASA均會顯著降低MDA含量。說明ASA可以減輕細胞受到的氧化損傷及細胞次生代謝物的積累,這與黃文敏等(2006)、齊放軍等(1994)研究結果一致,原生質體培養(yǎng)前期抗性差的細胞進入衰亡期,大量細胞衰亡而引起原生質體活力下降。徐小勇等(2016)的研究表明,培養(yǎng)前期椪柑(Citrus reticulate)愈傷組織原生質體ROS含量下降,培養(yǎng)3 d后ROS水平上升,這與細胞壁再生及分裂有關,ROS既會造成原生質體再生難,也會對原生質體再生起重要的調控作用。本研究也發(fā)現,甘蔗原生質體在培養(yǎng)前期ASA顯著降低O2ˉ·含量,培養(yǎng)30 d 0.5 mmol·L-1 ASA處理O2ˉ·含量顯著高于CK和1.5 mmol·L-1 ASA處理,說明0.5 mmol·L-1ASA更能激活原生質體的氧化系統(tǒng)。圖6 ASA處理下原生質體再生相關基因表達

圖5 ASA處理下抗氧化酶相關基因表達正常情況下,ROS的產生和清除是動態(tài)平衡的狀態(tài)(Apel和Hirt 2004)。ASA可直接或間接參與ROS的清除,外源ASA可通過提高SOD、CAT等抗氧化酶活性來減輕玉米(Zea mays)的氧化應激(Yadava等2013),通過提高SOD、POD、CAT活性降低花生(Arachis hypogaea)原生質體酶解過程的膜損傷(傅明輝和莊東紅2001);通過提高SOD、POD、APX活性以清除番茄(Solanum lycopersicum)體內自由基,且以1 mmol·L-1效果更好(馬彥霞等2015)。SOD能將超氧陰離子歧化成過氧化氫和氧氣。POD可催化過氧化氫分解為水和氧氣。CAT和APX主要清除由光呼吸過程中產生的過氧化氫(渠心靜等2019)。本研究表明,添加外源ASA后,SOD、POD活性顯著提高,且0.5 mmol·L-1效果更好。而CAT與APX的活性則與ASA濃度關系不大,可能是由于CAT的親和力小,一般要與APX共同作用來清除過氧化氫(劉燕敏等2018;劉洋等2015),這與前人對花生原生質體培養(yǎng)的研究結果類似(傅明輝和莊東紅2001)。

【參考文獻】：
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