夜间低温胁迫下钙对番茄幼苗根系活力及活性氧代谢的调控作用(精)
西北农业学报 2011,20(8):127-132ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica
夜间低温胁迫下钙对番茄幼苗根系活力及
活性氧代谢的调控作用
李天来,高晓倩,刘玉凤
(沈阳农业大学园艺学院,设施园艺省部共建教育部重点实验室,辽宁省设施园艺重点实验室,沈阳 110866)
摘要:研究夜间低温胁迫下(25 /6 ,昼/夜)钙、钙离子螯合剂(EGTA)和钙离子通道抑制剂(LaCl3)
对番茄幼苗根系中根系活力、可溶性蛋白含量、膜质过氧化程度及活性氧(ROS)代谢的调控作用。结果表
明,夜间低温胁迫(蒸馏水灌根)显著降低番茄幼苗根系活力、可溶性蛋白含量,增加根系MDA、H2O2含量
及O2- 产生速率,抑制SOD、CAT和POD活性;45mmol L-1CaCl2灌根显著提高夜间低温胁迫下番茄幼
苗根系活力、可溶性蛋白含量及SOD、CAT和POD活性,降低根系MDA含量、H2O2含量及O2- 产生速率;
EGTA、LaCl3灌根加剧夜间低温胁迫导致的番茄根系活力的降低及活性氧的增加。表明夜间低温胁迫对番
茄幼苗地下部根系的活性氧代谢产生显著的影响,而Ca2+通过提高保护酶活性、降低膜质过氧化水平来提
高番茄植株根系的低温耐受性,进一步防止植株低温伤害。
关键词:番茄根系;钙;夜低温;活性氧代谢
中图分类号:S641.2 文献标志码:A 文章编号:1004-1389(2011)08-0127-06 EffectsofCalciumonRootActivityandMetabolismofReactiveOxygen SpeciesofTomatoSeedlingsunderLowNightTemperatureStress
LITianlai,GAOXiaoqianandLIUYufeng (KeyLaboratoryofProtectedHorticultureCo-establishedbyLiaoningProvinceandMinistryofEducation,ProvincialKeyLaboratoryof ProtectedHorticulture,CollegeofHorticulture,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang 110866,China)
Abstract:Inordertoinvestigatetheregulatingmechanismofcalciumontomatoseedlingsunder lownighttemperaturestress,tomatorootswereusedtostudythechangesofrootactivity,soluble proteincontent,thecontentofMDAandmetabolismofreactiveoxygenspecies(ROS)afterthet omatoseed-lingsweretreatedbycalciumorinhibitorunderlownighttemperatureof6 (25
/6 ,day/night).TheresultsshowedthatrootpouringofH2Osignificantlydecreaserootactivitya
ndthecon-
tentofsolubleprotein,increasethecontentsofMDA,H2O2andproductionrateofO2 ,inhibitac -
tivitiesofSOD,CATandPODoftomatoseedlingsunderlownighttemperature;Cacouldsignif -
icantlyincreaserootactivityandthecontentofsolubleprotein,decreasecontentsofMDA,H2O 2andproductionrateofO2 ,enhanceactivitiesofSOD,CATandPOD.Onthecontrary,EGTAa ndLaCl3couldfurtherdecreaserootactivityandenhancemembranelipidperoxidation.Theser esultsin-dicatedthatlownighttemperaturehassignificanteffectsonROSmetabolisminroots,andcalci ummightincreaselowtemperaturetoleranceoftomatoandpreventlownighttemperaturedama getotheplantbyenhancingtheactivitiesofsomeantioxidantenzymesandreducingROSlevels. Keywords:Tomatoroots;Calcium;Lownighttemperature;Metabolismofreactiveoxygensp ecies(ROS)-2+-
*收稿日期:2010-12-16 修回日期:2011-02-20
基金项目:国家现代农业产业体系建设专项(Nycytx-35-gw23);辽宁省重大科技攻关项目(2006215001)。第一作者:李天来,教授,研究方向为设施蔬菜栽培生理。E-mail:tianlaili@https://www.wendangku.net/doc/385519932.html,
128 西北农业学报 20卷
在自然界和农业产地通常在夜间遇到全天最低温度。设施番茄节能栽培中,常遇到低于生长发育适温10 左右的夜间低温,这种温度影响番茄光合作用及物质积累[1-3],造成植株MDA含量急剧增加,保护酶活性受到抑制,加剧细胞膜质过氧化作用产量品质。
[4-5]
5mmol L
-1
LaCl3溶液(常温)灌根。处理后
第2天取样,根系活力的测定采用根尖部位,其他指标的测定采用中间部位。单株取样,3次重
复,用DPS数据处理系统进行方差分析。1.2 测定方法
根系活力的测定采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法,以TTC还原强度表示根系活力
[12];丙二醛(MDA)含量的测定采用硫代巴比妥酸法
[13]
,从而影响植株生长发育及
钙作为植物必需的营养元素,不仅是植物细胞的一种结构物质,而且作为偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,参与植物对许多逆境胁迫响应的调节[6-7]。已有
研究表明,Ca2+在参与植物低温信号的转导过程中起着重要的调节作用。Ca可明显提高植物冷胁迫期间可溶性蛋白含量和保护酶活性,具有一定的抗冷效果[9-11]。然而,目前关于环境胁迫下外源钙调控植物活性氧代谢的研究多集中在植株叶片上,但关于夜间低温胁迫下外源Ca2+对番茄根系活性氧代谢的影响鲜有报道。
为此,本试验通过利用CaCl2、EGTA、LaCl3
灌根,研究夜间低温胁迫下Ca对番茄幼苗根系中根系活力、可溶性蛋白含量、膜质过氧化程度及活性氧代谢的影响,探讨钙素在番茄幼苗抗夜间低温胁迫中的作用,以期为实际生产中应用钙素缓解植株的低温伤害提供理论依据。
2+
[8]
2+
;超氧化物歧化酶(SOD)活性测定采用
NBT法,以抑制NBT光化学还原的50%的酶量为1个酶活性单位;过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法,以每分钟OD470变化0.1为1个酶活单位;过氧化氢酶(CAT)活性测定采用过氧化氢法,以每分钟OD值降0.0436的酶量为1个酶活单位;O2- 产生速率的测定参照文献[14];H2O2含量的测定参照文献[15];可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G250染色法,以牛血清蛋白作标样[16]。
2 结果与分析
2.1 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系活力的影响
图1显示,不同处理番茄幼苗根系活力随夜间低温胁迫时间的延长均呈现逐渐上升趋势。其中夜间低温处理的番茄幼苗根系活力上升幅度较小,胁迫第6天,番茄幼
苗根系活力与对照相比降低41%,呈极显著差异(P<0.01);CaCl2灌根显著提高夜低温胁迫下番茄幼苗根系活力;而EGTA和LaCl3灌根的番茄幼苗根系活力受到抑制,胁迫第6天,分别比对照降低41.09%和44.93%,达极显著差异(P<0.01)。表明EGTA、LaCl3加重夜间低温胁迫对番茄根系活力的抑制,而Ca2+有效减缓这种抑制作用。2.2 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系MDA含量的影响
图2显示,夜间低温处理的番茄幼苗根系MDA含量在胁迫6d时显著上升,至夜低温胁迫11d时比对照增加37.86%,达显著水平(P<0.05);CaCl2灌根的番茄幼苗根系MDA含量始终低于对照;EGTA和LaCl3灌根的根系MDA含量在胁迫11d时分别比对照增加43.79%和70.22%,达到极显著水平(P<0.01)。表明Ca2+抑制剂EGTA 和LaCl3促进膜质过氧化,加重夜间低温对番茄幼苗细胞膜的损伤,而Ca2+明
1 材料与方法
1.1 材料与处理
供试番茄(LycopersiconesculentumMill.)品种为辽园多丽。试验于2010年春季在沈阳农业大学工厂化高效农业工程技术中心试验基地日光温室内进行。采用穴盘基质育苗,当幼苗长至2片真叶时分苗至13cm 12cm营养钵内,待番茄幼苗长至六叶一心时,选取整齐一致的植株放入AGC-D003N型人工气候室(杭州求是人工环境有限公司)进行正常温度生长(25 /15 ,昼/夜)。定量浇水,生长3d后,以夜温15 为对照,开始进行夜间6 低温处理,白天温度保持在25 。
以正常温度条件(25 /15 ,昼/夜)下灌溉蒸馏水(H2O)的番茄植株为对照(CK),低温处理的植株选取生长一致的分成4组,在夜间低温处理(25 /6 ,昼/夜)的0、5、10、
15d8:00,分别用40mL蒸馏水(H2O),45mmol L
-1
CaCl2,5mmol L
-1
EGTA,
8期李天来等:夜间低温胁迫下钙对番茄幼苗根系活力及活性氧代谢的调控作用129
显减缓这种细胞膜伤害。
2.3 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系O2- 产生速率的影响图3显示,随着夜间低温胁迫时间的延长,不同处理的番茄幼苗根系O2- 产生速率均呈先上升后下降趋势。胁迫1d时,夜低温处理的番茄幼苗根系O2 产生速率与对照相比增加19.26%,达显著水平(P<0.05);Ca
--2+
-
(P<0.05)。表明夜间低温胁迫下Ca2+灌根可以降低番茄根系O2- 产生速率,延缓根系O2- 对番茄幼苗细胞膜的伤害,而EGTA和LaCl3加剧夜低温对番茄幼苗细胞膜的伤害。
2.4 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系H2O2含量的影响
图4显示,不同处理的番茄幼苗根系H2O2含量随着夜间低温胁迫时间的延长均呈先上升后下降的变化趋势。其中,夜低温处理导致番茄幼苗根系H2O2含量大幅度上升,在低温胁迫1d时,比对照增加36.64%,差异极显著(P<0.01);Ca2+灌根后,根系H2O2含量与对照无显著差异;EGTA和LaCl3灌根的番茄幼苗根系H2O2
含量在整个低温胁迫过程中均显著高于对
灌根降低
夜间低温胁迫下番茄根系O2 产生速率;EGTA和LaCl3灌根的番茄幼苗根系O2 产生速率分别对照增加36.92%和31.34%,呈显著差异(P<0.05);至低温胁迫11d 时,EGTA和LaCl3灌根的番茄幼苗根系O2- 产生速率与对照相比,分别增加了39.31%和33.89%,呈显著差
异
图1 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄幼苗根系活力的影响
Fig.1 EffectofCa2+,EGTAandLaCl3ontherootactivity intomatoseedlingsunderlownight
temperature
图3 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄根系O2- 产生速率的影响
2+
Fig.3 EffectofCa,EGTAandLaCl3onproductionrateofO2- inrootsoftomatoseedlingsunderlownight
temperature
图2 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄根系MDA含量的影响
Fig.2 EffectofCa2+,EGTAandLaCl3onMDAcontentintherootsoftomatoseedlings underlownighttemperature
图4 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄根系H2O2含量的影响
Fig.4 EffectofCa2+,EGTAandLaCl3onthecontent
ofH2O2intherootsoftomatoseedlings
underlownighttemperature
130 西北农业学报 20卷
照,在低温胁迫11d时,分别比对照提高82.58%和79.83%;说明Ca2+灌根减少夜间低温胁迫下番茄根系H2O2的积累,从而缓解活性氧对细胞膜的伤害。
2.5 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系SOD活性的影响
图5显示,夜间低温处理显著降低番茄幼苗根系SOD活性,在夜低温处理11d时,比对照降低7.21%,达极显著差异(P<0.01);Ca2+灌根的番茄幼苗根系SOD活性在夜低温胁迫1d后达最低峰,但与对照无显著差异,在胁迫11d后,高于对照;EGTA、LaCl3灌根的番茄幼苗根系SOD活性在夜低温胁迫11d时降到最低峰,分别比对照降低8.95%和9.65%,呈极显著差异(P<0.01)。说明Ca2+能提高植株幼苗根系SOD
活性,并使之维持在较高水平,减轻超氧阴离子对番茄植株的伤害。2.6 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系POD活性的影响
图6显示,不同处理的番茄幼苗根系POD活性随着夜间低温胁迫时间的延长均呈现逐渐上升的趋势。其中夜间低温处理抑制番茄幼苗根系POD活性,胁迫6d后比对照降低39.65%,呈显著差异(P<0.05),至夜低温胁迫11d时比对照降低16.07%,呈极显著差异(P<0.01);但夜间低温胁迫下Ca2+灌根明显提高番茄幼苗根系POD活性,夜低温胁迫11d时,比对照增加16.77%;EGTA和LaCl3灌根明显降低番
茄幼
苗根系POD活性,胁迫11d时,分别比对照降低34.35%和24.09%,呈极显著差异(P<0.01)。表明EGTA和LaCl3处理显著抑制番茄幼苗根系POD活性,而Ca可极显著提高夜间低温胁迫下番茄幼苗根系POD活性,增强植株对过氧化物的清除能力。
2.7 夜间低温胁迫下Ca、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系CAT活性的影响
从图7可见,不同处理番茄幼苗根系CAT活性随夜间低温胁迫时间的延长均呈逐渐上升趋势。其中夜间低温处理导致番茄幼苗根系CAT活性显著降低;Ca2+灌根提高夜间低温
胁迫下
2+
2+
图6 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄根系POD活性的影响
Fig.6 EffectofCa2+,EGTAandLaCl3ontheactivies ofPODintherootsoftomatoseedlings underlownight
temperature
图5 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄根系SOD活性的影响
Fig.5 EffectofCa2+,EGTAandLaCl3onthe activitiesofSODintherootsoftomatoseedlingsunderlownighttemperature
图7 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄根系CAT活性的影响
Fig.7
EffectofCa2+,EGTAandLaCl3onCATunderlownighttemperatureactivitiesintherootsofto matoseedlings
8期李天来等:夜间低温胁迫下钙对番茄幼苗根系活力及活性氧代谢的调控作用131
番茄幼苗根系CAT活性,在胁迫的11d,比对照提高32.68%,呈显著差异
(P<0.05);EGTA和LaCl3灌根的番茄幼苗根系CAT活性上升幅度较小,在夜低温处理11d后分别比对照降低22.26%和28.56%,呈极显著差异(P<0.01)。说明Ca灌根能显著提高夜间低温下番茄幼苗根系CAT活性,从而减缓过氧化氢对植株造成的伤害,提高植株对低温胁迫的耐受性。2.8 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对番茄幼苗根系可溶性蛋白含量的影响
由图8可以看出,随着夜间低温胁迫时间的延长,不同处理番茄幼苗根系中可溶性蛋白含量均呈先下降后上升的变化趋势。在胁迫后11d达到最高峰。其中夜间低温胁迫6d后导致番茄幼苗根系中可溶性蛋白含量显著下降;而Ca2+灌根在整个夜间低温胁迫过程中始终高于对照;EGTA和LaCl3灌根进一步加剧夜低温导致的番茄幼苗根系中可溶性蛋白含量的降低。在胁迫后11d,EGTA和LaCl3灌根的番茄幼苗根系中可溶性蛋白含量分别比Ca2+降低4.23%和4.07%。说明Ca具有提高夜间低温胁迫下番茄幼苗根
系可溶性蛋白含量的作用。
2+2+
(25 /6 ,昼/夜)下番茄幼苗根系活力显著下降,EGTA和LaCl3加重夜低温对根系活力的影响;而Ca2+显著提高植株根系活力,从而延缓植株衰老。说明Ca能减缓低温对植株根系的伤害,从而表现为较高的根系活力。
在正常生理条件下,植物细胞内活性氧的产生和清除处于动态平衡状态,活性氧水平较低,而逆境胁迫会破坏活性氧的动态平衡,从而产生过多的氧自由基,使细胞的正常生理功能受到伤害。研究表明,MDA是膜脂过氧化分解的主要产物之一,其含量与植物受伤害程度呈正相关[21]。本试验中,夜间低温处理的番茄幼苗根系MDA、H2O2含量显著上升,O2- 产生速率也显著高于对照,说明此时植株体内活性氧产生和清除系统间的平衡遭到破坏,植株细胞膜已受到伤害,细胞的生理机能降低。然而Ca2+灌根的番茄幼苗根系MDA、H2O2含量显著降低(图2、图3),O2
产生速率也受到显著抑制(图4)。这可能由于钙素抑制夜低温胁迫下番茄幼苗根系膜质过氧化,维持了细胞膜的正常结构,从而保证植株体内各种代谢正常运行。许多研究表明钙与细胞膜磷脂分子的极性头部相连接,发生交联作用,从而使得膜脂双分子层中的蛋白质和磷脂结合紧密,降低膜透性[22-23],保证了膜的稳定性。夜间低温胁迫下番茄根系内可溶性蛋白含量显著降低,但Ca2+灌根显著提高夜低温胁迫下番茄幼苗根系可溶性蛋白含量。说明Ca2+作为偶联胞外信号与胞内生理反应的第二信使,可以在一定程度上增强渗透调节物质的含量,从而减少夜间低温胁迫对细胞膜结构和功能的损伤,使番茄抗氧化能力增强。
SOD、POD和CAT等抗氧化酶在清除氧自
-[19-20]
2+
图8 夜间低温胁迫下Ca2+、EGTA和LaCl3对
番茄根系可溶性蛋白含量的影响Fig.8
EffectofCa2+,EGTAandLaCl3onsolubleproteincontent
由基和阻止自由基形成方面起重要作用。SOD是存在于植物细胞中最重要的抗氧化酶之一,其主要功能是清除O2 ,而POD、CAT具有分解H2O2的作用。3种保护酶协同作用,可以清除体
-内一定数量的过剩O2 ,从而使膜系统减轻自由
-
3 讨论
根系活力的大小与整个植株的生命活动紧密相关。低温胁迫下植物根系活力下降,吸收能力
减弱,物质代谢失调,从而影响植物正常生长[17-18]。植株根系活力受Ca2+诱导和调控,添加一定浓度Ca
[5]
2+
基引发的过氧化伤害,使植物的抗逆性得到提高。植物的保护酶活性受Ca诱导和调控,Ca2+能提高弱光胁迫下番茄叶片SOD、POD和CAT活性,并维持在较高水平[3]。Ca2+浸种也能提高低温胁迫下茄子幼苗的SOD和CAT活性,降低MDA的积累,提高茄子幼苗耐寒性[25]。本试验结果显示,夜间低温胁迫下番茄
[24]
2+
可显著提高低温胁迫下黄瓜幼
苗根系活力。本试验结果表明,夜间低温胁迫
132 西北农业学报 20卷
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Ca2+灌根有利于SOD、POD和CAT活性的提高,增强植株体内活性氧自由基的清除能力,维持细胞膜正常功能和结构,使细胞抵抗低温伤害造成膜脂过氧化的能力得以提高,从而提高植物的抗寒力。
综上所述,Ca灌根能有效缓解夜间低温胁迫对番茄幼苗细胞膜系统的伤害,使植株根系MDA、H2O2含量降低,使O2- 产生速率维持在较低水平;同时提高根系SOD、CAT、POD活性及可溶性蛋白含量,减缓夜间低温胁迫对细胞膜的伤害;而EGTA和LaCl3处理则加重这种伤害。说明钙素对夜间低温胁迫下番茄幼苗根系活性氧代谢具有重要的调控作用,增强保护酶活性和渗透调节物质的含量,减缓脂过氧化作用,从而提高番茄植株对夜间低温胁迫的耐受性。
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2+
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(完整版)第二章植物的水分代谢复习题参考答案
第二章植物的水分代谢复习题参考答案1、植物细胞吸水方式有、和 。 2、植物调节蒸腾的方式有、和 。 3、植物散失水分的方式有和。 4、植物细胞内水分存在的状态有和。 5、水孔蛋白存在于细胞的和上。水孔蛋白活化依靠 作用调节。 6、细胞质壁分离现象可以解决下列问题：、 和。 7、自由水/束缚水比值越大，则代谢；其比值越小，则植物的抗逆性。 8、一个典型细胞的水势等于；具有液泡的细胞的水势等于；干种子细胞的水势等于。 9、形成液泡后，细胞主要靠吸水。 10、风干种子的萌发吸水主要靠。 11、溶液的水势就是溶液的。 12、溶液的渗透势决定于溶液中。 13、在细胞初始质壁分离时，细胞的水势等于，压力势等于。 14、当细胞吸水达到饱和时，细胞的水势等于，渗透势与压力势绝对值。 15、将一个ψp=-ψs的细胞放入纯水中，则细胞的体积。 16、相邻两细胞间水分的移动方向，决定于两细胞间的。 17、植物可利用水的土壤水势范围为。 18、植物根系吸水方式有：和。前者的动力是________后者的动力是。 19、证明根压存在的证据有和。 20、对于大多数植物，当土壤含水量达到永久萎蔫系数时，其水势约为 MPa，该水势称为。 21、叶片的蒸腾作用有两种方式：和。 22、某植物制造10克干物质需消耗5公斤水，其蒸腾系数。 23、水分在茎、叶细胞内的运输有两种途径1. 细胞，2. 细胞。 24、小麦的第一个水分临界期是，第二个水分临界期是 。 25、常用的蒸腾作用的指标有、和 。 26、影响气孔开闭的因子主要有、 和。 27、影响蒸腾作用的环境因子主要是、、和。 28、C3植物的蒸腾系数比C4植物。 29、可以较灵敏地反映出植物的水分状况的生理指标有、 、和 。 30、近年来出现的新型的灌溉方式有、和 。 四、选择题 1、植物在烈日照射下，通过蒸腾作用散失水分降低体温，是因为（）。 A、水具有高比热； B、水具有高气化热； C、水具有表面张力； D、水分子具有内聚力。 2、一般而言，进入冬季越冬作物组织内自由水/束缚水的比值：（）。 A、升高； B、降低； C、不变； D、无规律。 3、有一个充分为水饱和的细胞，将其放入比细胞液浓度低10倍的溶液中，则细胞体积：（） A、变大； B、变小； C、不变； D、可能变小，也可能不 变。 4、已形成液泡的植物细胞吸水靠（）。 A、吸涨作用； B、渗透作用； C、代谢作用； D、扩散作 用。 5、已形成液泡的细胞，其衬质势通常省略不计，其原 因是：（）。 A、初质势很低； B、衬质势不存在； C、衬质势很高， 绝对值很小；D、衬质势很低，绝对值很小。 6、植物分生组织的细胞吸水靠（）。 A、渗透作用； B、代谢作用； C、吸涨作用； D、扩散作 用。 7、将一个细胞放入与其渗透势相等的外界溶液中，则 细胞（）。 A、吸水； B、失水； C、既不吸水也不失水； D、既可能 失水也可能保持平衡。 8、在土壤水分充足的条件下，一般植物的叶片的水势 为( ) 。 A、-0.2- -0.8 Mpa； B、–2- -8 Mpa； C、-0.02- 0.08 Mpa；D、0.2- 0.8 Mpa。 9、在气孔张开时，水蒸气分子通过气孔的扩散速度 （）。 A、与气孔的面积成正比； B、与气孔周长成正比； C、 与气孔周长成反比；D、与气孔面积成反比。 10、蒸腾作用快慢，主要决定于（）。 A、叶内外蒸汽压差大小； B、气孔长度； C、叶面积大 小；D、叶片形状。 11、保卫细胞的水势变化与下列无机离子有关 （）。 A、Ca2+； B、K+； C、Cl-； D、Mg2+。 12、保卫细胞的水势变化与下列有机物质有关 （）。 A、丙酮酸； B、脂肪酸； C、苹果酸； D、草酸乙酸。 13、调节植物叶片气孔运动的主要因素是 ( )。 A、光照； B、温度； C、氧气； D、二氧化碳。 14、根部吸水主要在根尖进行，吸水能力最大的是 （）。 A、分生区； B、伸长区； C、根毛区； D、根冠。 15、土壤通气不良使根系吸水量减少的原因是 （）。 A、缺乏氧气； B、水分不足； C、水分太多； D、CO2浓 度过高。 16、植物体内水分长距离运输的途径是 ( )。 A、筛管和伴胞； B、导管和管胞； C、通道细胞； D、胞 间连丝。 17、植物体内水分向上运输的动力有 ( )。 A、大气温度； B、蒸腾拉力； C、水柱张力； D、根压。 18、土壤温度过高对根系吸水不利，因为高温会 （）。 A、加强根的老化； B、使酶钝化； C、使生长素减少； D、 原生质粘度增加。 19、植物的水分临界期是指植物（）。 A、对水分缺乏最敏感的时期； B、需水量最多的时期； C、需水终止期； D、生长最快的时期。 20、作为确定灌溉时期的灌溉生理指标有：( ) 。 A、叶片水势； B、细胞汁液浓度； C、渗透势； D、气孔 开度。 五、是非判断题 1、影响植物正常生理活动的不仅是含水量的多少，而 且还与水分存在的状态有密切关系。（） 2、在植物生理学中被普遍采用的水势定义是水的化学 势差。（） 3、种子吸胀吸水和蒸腾作用都是需要呼吸作用直接供 能的生理过程。（） 4、植物根系吸水快慢和有无，决定于导管汁液与外界 溶液之间的水势差异的大小有无。（） 5、植物细胞吸水方式有主动吸收和被动吸水。 （） 6、植物的临界水势越高，则耐旱性越强。 ( ) 7、在细胞初始质壁分离时，细胞水势等于压力势。 （） 8、在细胞为水充分饱和时，细胞的渗透势为零。 （） 9、把一个细胞放入某溶液中体积不变，说明该细胞液 的浓度与此溶液的浓度相等（）。 10、蒸腾效率高的植物，一定是蒸腾量小的植物。 （） 11、蒸腾作用与物理学上的蒸发不同，因为蒸腾过程 还受植物结构和气孔行为的调节。（） 12、空气相对湿度增大，空气蒸汽压增大，蒸腾加强。 （） 13、低浓度CO2促进气孔关闭，高浓度CO2促进气孔迅 速张开。（） 14、糖、苹果酸和K+、Cl-进入液泡，使保卫细胞压力 势下降，吸水膨胀，气孔张开。（） 15、就利用同单位的水分所产生的干物质而言，C3植物 比C4植物要多1-2倍。（） 16、干旱时细胞内磷酸酯酶活性减弱；硝酸还原酶活 性增强。（） 17、植物轻度缺水时，光合作用尚未受影响，但生长 已受抑制。( ) 18、灌溉的形态指标易于观察，它比生理指标更及时 和灵敏。 ( ) 19、植物体内的水分平衡是有条件的、短暂的。 ( ) 20、作物一定时期缺水并不一定会降低产量，还可能 对作物增产更为有利。( ) 一、名词解释 1、水分代谢( water metabolism)：植物对水分的吸收、 运输、利用和散失的过程。 2、水势(water potential )：每偏摩尔体积水的化学势 差。符号：ψw 3、渗透势(osmotic potential )：由于溶液中溶质颗 粒的存在而引起的水势降低值，符号ψπ。用负值表示。亦称 溶质势（ψs）。 4、压力势(water potential )：由于细胞壁压力的存 在而增大的水势值。一般为正值。符号：ψp。初始质壁分离 时，ψp为0；剧烈蒸腾时，ψp会呈负值。 5、衬质势(water potential): 由于细胞胶体物质亲 水性和毛细管对自由水的束缚而引起的水势降低值，以负值表 示。符号：ψm 6、重力势(water potential )：由于重力的存在而 使体系水势增加的数值。符号：ψg 。 7、自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。 8、束缚水：靠近胶粒而被胶粒所束缚，不易自由流动 的水分。 9、渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势 低的系统移动的现象。 10、吸涨作用：亲水胶体吸水膨胀的现象。 11、代谢性吸水：利用细胞呼吸释放出的能量，使水 分经过质膜进入细胞的过程。 12、水的偏摩尔体积：在温度、压强及其他组分不变 的条件下，在无限大的体系中加入1摩尔水时，对体系体积的 增量。符号V-w 13、化学势：一种物质每mol的自由能就是该物质的 化学势。 14、水通道蛋白：存在于生物膜上的一类具有选择性、 高效转运水分功能的内在蛋白，亦称水孔蛋白。 15、吐水：从未受伤的叶片尖端或边缘的水孔向外溢 出液滴的现象。 16、伤流：从受伤或折断的植物器官、组织伤口处溢 出液体的现象。 17、根压：植物根部的生理活动使液流从根部上升的 压力。 18、蒸腾拉力：由于蒸腾作用产生的一系列水势梯度 使导管中水分上升的力量。 19、蒸腾作用：水分以气体状态通过植物体表面从体 内散失到体外的现象。 20、蒸腾速率：又称蒸腾强度，指植物在单位时间内， 单位叶面积通过蒸腾作用而散失的水分量。（g/dm2·h） 21、蒸腾比率：植物每消耗1kg水时所形成的干物质 重量（g）。 22、蒸腾系数：植物制造1g干物质所需消耗的水分量 （g）。又称为需水量。它是蒸腾比率的倒数。 23、小孔扩散律：指气孔通过多孔表面的扩散速率不与 其面积成正比，而与小孔的周长成正比的规律。 24、永久萎蔫：萎蔫植物若在蒸腾速率降低以后仍不能 恢复正常，这样的萎蔫就称为永久萎蔫。 25、临界水势：气孔开始关闭的水势。 26、水分临界期：植物对水分缺乏最敏感的时期。一般 为花粉母细胞四分体形成期。 27、生理干旱：盐土中栽培的作物，由于土壤溶液的水 势低，吸收水分较为困难或者是原产热带的作物遇低于10℃ 的温度时而出现的萎蔫现象。 28、内聚力学说：又称蒸腾流一内聚力—张力学说。即 以水分的内聚力来解释水分沿导管上升的原因的学说。 29、初干：在蒸腾失水过多或水分供应不足的条件下， 细胞间隙及气孔下腔不再为水蒸气所饱和，这时即使气孔张 开，蒸腾作用也受到抑制的现象。 30、节水农业：是充分利用水资源、采取水利和农业措 施提高水分利用率和生产效率，并创造出有利于农业可持续发
小学三年级科学下册《土壤与植物》.doc
最新资料推荐 9土壤与植物 教学目标： 1、能应用已有的知识和经验对各种土壤对植物生长的影响作假设性解释。能提出进行探究活动的大致思路。并作书面计划，会查阅书刊及其他信息源。 2、大胆想象，愿意合作与交流，能从自然中获得美的体验。 3、能设计研究不同土壤对植物生长影响的实验。 拓展性目标： 继续完成“不同土壤对植物生长影响”的实验，认真观察，做好记录。 教学准备：植物与土壤的图片和资料。 三株生长情况大致相同的同一中植物。 三种不同类型的土壤。 搜集赞美土壤的诗歌。 教学时间： 1 课时 教学过程： 出示学习目标： 1、应用已有的知识和经验对各种土壤对植物生长的影响作假设性解释。能提出进行探究活动的大致思路。 2、能设计研究不同土壤对植物生长影响的实验。 活动一：
自学指导： 小组内互相交流搜集的土壤对植物生长作用的有关图文资料。（ 1 分钟） 大量的有关土壤的信息即被充分地展示在学生面前。教师出示自己搜集的 资料卡。提出问题：土壤对植物的生长有什么作用？ 分组讨论： 提出猜想与假设，并做好记录。应用各种方法来证明自己的猜想与假设。 汇报讨论结果。 小结学生探究过程与结果。 活动二： 自学指导： 1、交流搜集的有关不同土壤对植物生长的影响的资料。 2、“土壤对植物的生长有什么影响？”小组选择和确定研究主题，设计实验方案，将预测结果记录下来，并讨论方案的可行性。（ 5 分钟） 无论学生提出的实验方案是否可行，教师都应给予肯定，鼓励学生动脑思考，让学生选择自己可以验证的方案，预测实验结果，以备与实际实验结果相 对照，长时间观察。 3、学生试着汇报科学推断。 小结：这个实验需要较长时间来观察，要坚持不懈。 4、展示教材上的资料卡。 让学生开阔视野、增加信息量。 自由活动： 1、用自己喜欢的方式来赞美土壤。
十三过碳酸钠的合成与活性氧含量测定
实验十三 过碳酸钠的合成与活性氧含量测定 【实验目的】 1. 了解过碳酸钠的组成、性质和应用。 2. 学习并掌握用溶剂法合成过碳酸钠。 3. 学习并掌握用催化分解量气法测定过碳酸钠的活性氧含量。 【实验原理】 过碳酸钠又名过氧碳酸钠，为碳酸钠和过氧化氢的加成化合物，具有正交晶系层状结构，其分子式为2Na 2CO 3·3H 2O 2，相对分子质量为314.58，外观为白色，松散、流动性较好的颗粒状或粉末状固体。过碳酸钠易溶于水，溶解度随温度的升高而增大，10℃时在水中的溶解度为12.3g ·(l00g H 2O)-l ，30℃时为16.2g ·(l00g H 2O)-1，浓度为1%（质量分数）的过碳酸钠溶液在20℃时的pH 值为10.5。过碳酸钠属热敏性物质，干燥的过碳酸钠在120℃分解，但在遇水、遇热，尤其与重金属和有机物质混合时，极易分解生成碳酸钠、水和氧气。过碳酸钠因在水中易离解成碳酸钠和过氧化氢，而过氧化氢在碱性溶液中可分解生成水和具有漂白作用的活性氧，因而显示极强的漂白性。 过碳酸钠已广泛用于替代过硼酸钠(NaBO 2·H 2O 2·3H 2O)作为合成洗涤剂的漂白助剂，具有活性氧含量高，低温溶解性好，更适合于冷水洗涤，不损害织物和纤维，对有芳香味的有机添加剂及增白剂无破坏作用，并能保持香味等优点，特别适合用作低磷或无磷含硅铝酸盐（沸石）洗涤剂的组分。过碳酸钠还广泛应用于纺织、造纸、医疗和食品等行业作为有效的漂白剂、消毒剂、杀菌剂、除味剂等。此外，过碳酸钠是一种新型的化学释氧剂，与其他传统化学释氧剂相比，具有活性氧含量较高，性能较稳定，贮存使用安全等特点，通过配合适当催化剂可以适宜速率平稳产生纯净氧气，作为医疗保健用氧的固体氧源，已被用于各种化学产氧器。 原理上，过碳酸钠可根据以下反应式合成： 22322232O H 3CO Na 2O H 3CO Na 2?→+ 由于过碳酸钠在高温下容易分解，因此反应必须在低温下进行。 文献报道的过碳酸钠合成方法很多，可分为湿法和干法两类，不同的方法可以制得不同形态和规格的过碳酸钠产品。本实验选用便于在实验室条件下实施又可获得较高质量产品的溶剂法合成过碳酸钠。 溶剂法又名醇析法，是一种湿法方法，其基本过程为：将配制好的饱和碳酸钠溶液加入反应器，然后加入有机溶剂异丙醇或乙醇，并加入可溶性镁盐和硅酸钠作为稳定剂，再加入过氧化氢，在0 ~ 5℃下进行反应，生成的过碳酸钠经分离、洗涤，甩干、干燥得成品。 根据文献报道，过碳酸钠的活性氧含量可用高锰酸钾氧化还原滴定法测定。但实验表明，过碳酸钠的活性氧含量也可采用一种更为简便的方法，即催化分解量气法测量。在MnO 2等重金属化合物的催化作用下，过碳酸钠在水溶液中可迅速且完全地发生分解反应并生成O 2，所生成的O 2的质
第二章 植物的水分代谢
第 2 章植物的水分代谢 一、名词解释 1. 水分代谢 2. 自由水 3. 束缚水 5. 化学势 7. 水势 10. 渗透作用 11. 半透膜 12. 溶质势势降低的数值。溶质势表示溶液中水分潜在的渗透能力的大小,因此, 公溶质势又可称为渗透势 (osmosis potential,π) 。溶质势可用ψs=RTlnNw/ V W,m 式计算 , 也可按范特霍夫公式ψs= ψπ=-iCRT 计算。 13. 衬质势 14. 压力势 15. 重力势。 16. 膨压 17. 集流 18. 质壁分离 20. 水通道蛋白 22. 吸胀作用 23. 根压 24. 伤流 25. 吐水 29水分临界期。 30．蒸腾效率 31．蒸腾系数 40、被动吸水 41、等渗溶液 42、主动吸水 二、填空题 1．将一植物细胞放人纯水(体积很大)中,达到平衡时测得其ψw为-0.26Mpa,那么
该细胞的ψp为ψw为。 3．将一植物细胞放入ψw=-0.8 MPa 的溶液(体权相对细胞来说很大)中，吸水达到平衡时测得细胞的ψs=-o.95MPa,则该细胞内的ψp为，ψw为。4．某种植物形成5g干物质消耗了2.5Kg水,其蒸腾效率为蒸腾系数 为。 5．植物体内自由水/束缚水比值降低时，植物的代谢活动，抗逆 性。 8．利用质壁分离现象可以判断细胞、细胞的以及观测物质透过原生质层的难易程度。 9．根系吸水有主动吸水和被动吸水两种方式,前者的动力是，后者的动力是。 10．和纯水相比,含有溶质的水溶液其冰点 ,渗透势。 11.在干旱条件下，植物为了维持体内的水分平衡，一方面要，一方面要尽量。 12.水分沿着导管或管胞上升的下端动力是，上端动力 是。由于的存在，保证水柱的连续性而使水分不断上升。这一学说在植物生理学上被称为。 14.气孔在叶面所占的面积一般为，但气孔蒸腾失去了植物体内的大量水分，这是因为气孔蒸腾符合原理，这个原理的基本内容 是。 17.一般认为，植物细胞吸水时起到半透膜作用的是：、和 三个部分。 19.细胞中的自由水越多，原生质粘性________，代谢_____ ，抗性________ 。 21. 植物细胞发生初始质壁分离时，其Ψw =________；当细胞吸水达到饱和时，其Ψw= ________ 。 22. 一般植物细胞Ψw= _________；当细胞刚发生质壁分离时，其Ψ w= __________ 。 23. 液泡化的植物细胞，其水势主要由________和_________组成，而________可以忽略不计。 27.种子萌发时靠________作用吸水，其吸水量与_________有关。 28.分生组织主要依靠________吸水，形成液泡的细胞主要靠_______ 吸水。
四种观赏植物的活性氧代谢对干旱胁迫的响应
四种观赏植物的活性氧代谢对干旱胁迫的响应以红叶石楠（Photinia serrulata Lindl）、小叶黄杨（Buxus sinica (Rehd. et Wils.)Cheng var. parvifolia M.Cheng）、金叶女贞（Ligustrum×vicaryi Hort.）及大叶黄杨（Euonymus japonicus Thunb.）为试验材料。采用盆栽试验法，在避雨大棚中进行自然干旱-复水试验。 测定干旱胁迫下，4种植物体内超氧阴离子自由基（O2-）产生速率、过氧化氢（H2O2）含量、丙二醛（MDA）、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）及谷胱甘肽还原酶（GR）活性的变化及抗坏血酸-谷胱甘肽循环系统中DHA、ASA、GSH及GSSG的含量。以探索这4种观赏植物的活性氧代谢对干旱胁迫的响应。 在干旱处理条件下，结果表明：4种植物的过氧化氢（H2O2）含量总体呈先上升后下降的趋势。超氧阴离子生成速率：红叶石楠呈先下降后上升的趋势，且维持较高水平。 小叶黄杨、金叶女贞、大叶黄杨均呈先上升高后下降。丙二醛（MDA）含量：红叶石楠干旱处理远高于对照水平，变化幅度较小。 小叶黄杨呈上升趋势。金叶女贞呈下降-升高-下降的趋势。 大叶黄杨呈下降-升高-下降-升高的趋势。可溶性蛋白含量：红叶石楠、小叶黄杨呈下降趋势，金叶女贞为先升后降，大叶黄杨呈先降后升。 清除酶类变化趋势：4种植物的SOD活性总体呈先上升后下降的趋势；APX 活性小叶黄杨总体上升趋势，金叶女贞及红叶石楠呈升高-下降-升高的趋势，大叶黄杨呈先升后降的趋势；POD活性变化：红叶石楠呈先升后降，小叶黄杨呈上升趋势，大叶黄杨呈下降升高的趋势；CAT活性变化：红叶石楠、金叶女贞、大
水分胁迫与活性氧代谢
水分胁迫与活性氧代谢
摘要:水分胁迫使植物细胞产生大量的活性氧，而植物体内的酶促和非酶促清除系统不能及时地将其清除，使活性氧的产生能力大于清除能力，从而使体内的活性氧代谢失调，对植物造成伤害。文中综述了水分胁迫下活性氧代谢：(1)水分胁迫会通过多条途径来增加活性氧自由基的产生, 从而造成对植物的伤害；(2)活性氧的清除系统在活性氧自由基的清除中发挥着重要的作用,水分胁迫对各种保护酶的影响是不同的；(3)活性氧代谢与植物的抗旱能力有着密切的关系，它们可以作为抗旱性品种鉴定和选育的参考指标。文中还就活性氧代谢的进一步研究提出了建议。 目前，全球有近三分之一的可耕地处于干旱或半干旱状态，由于干旱所造成的作物品质下降，产量降低是十分惊人的，其减产程度超过其它逆境因素所造成的减产的总和[1]。当植物遭受到水分胁迫(干旱)时，都会使植物体内产生大量的活性氧自由基，造成氧化损伤，从而对植物产生严重的危害。这些活性氧自由基是通过植物体自身的代谢产生的一类自由基。主要包括：氢氧根负离子(OH-)、氢氧自由基(·OH) 、过氧化氢(H2O2)、超氧物阴离子自由基(O2·-) 、单线态氧(1O2) 等。这些活性氧自由基可以损伤蛋白质、质膜、叶绿素及其它细胞组分。当这些活性氧对细胞产生伤害时，细胞内还存在一些物质来清除活性氧自由基, 以减弱对细胞的损伤。活性氧清除剂主要包括：超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶
(CAT)、过氧化物酶(POD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、抗坏血酸过氧化物酶(ASP)、以及维生素C(ASA )、维生素E(Vte)、还原型谷胱甘肽(GSH)、类胡萝卜素(Car)、类黄酮、甘露醇等。 在正常情况下，细胞内活性氧的产生与清除总是处于动态平衡状态，即体内产生的活性氧可以及时地被活性氧清除剂清除掉，不会对植物产生伤害。而在水分胁迫条件下，植物细胞膜系统会受到破坏，Fridovich[2]提出生物自由基伤害学说，认为植物体内自由基大量产生(毒害)会引发膜脂过氧化作用，造成细胞膜系统的破坏，直到植物细胞的死亡。干旱胁迫下造成对植物的伤害就是细胞内O2·-自由基的产生与清除的不平衡所致，从而使膜脂发生过氧化作用或膜脂脱脂作用(形成丙二醛)，破坏膜结构，使植物受到伤害[3]。 1 水分胁迫中活性氧的产生及对植物的损伤 在高等植物的正常代谢过程中，活性氧可通过多条途径产生。例如，在电子传递的过程中，当电子传递到分子氧上时，随之产生活跃且具有毒性的活性氧。叶绿体、线粒体、过氧化物体等均可产生活性氧。其中对叶绿体活性氧的产生机制了解得最为清楚。叶绿体是光合作用的细胞器，在PSI 的电子传递过程中，光合电子可通过末端氧化酶将O2光氧化还原为超氧化物，并通过PSI的电子循环或类囊体扩散至基质表面，在这里发生酶促歧化反应生成H2O2和O2或者在Fe或Cu 的存在下通过Fenten或Haber-Weiss反应生成OH-和O2[4]。最近
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植物与土壤的关系简介 1. 土壤的生态意义 土壤是岩石圈表面的疏松表层，是陆生植物生活的基质。它提供了植物生活必需的营养和水分，是生态系统中物质与能量交换的重要场所。由于植物根系与土壤之间具有极大的接触面，在土壤和植物之间进行频繁的物质交换，彼此强烈影响，因而土壤是植物的一个重要生态因子，通过控制土壤因素就可影响植物的生长和产量。土壤及时满足植物对水、肥、气、热要求的能力，称为土壤肥力。肥沃的土壤同时能满足植物对水、肥、气、热的要求，是植物正常生长发育的基础。 2. 土壤的物理性质及其对植物的影响 （1）土壤质地和结构土壤是由固体、液体和气体组成的三相系统，其中固体颗粒是组成土壤的物质基础，约占土壤总重量的85%以上。根据固体颗粒的大小，可以把土粒分为以下几级：粗砂（直径~）、细砂（~）、粉砂（~）和粘粒（以下）。这些大小不同的固体颗粒的组合百分比称为土壤质地。土壤质地可分为砂土、壤土和粘土三大类。砂土类土壤以粗砂和细砂为主、粉砂和粘粒比重小，土壤粘性小、孔隙多，通气透水性强，蓄水和保肥性能差，易干旱。粘土类土壤以粉砂和粘粒为主，质地粘重，结构致密，保水保肥能力强，但孔隙小，通气透水性能差，湿时粘、干时硬。壤土类土壤质地比较均匀，其中砂粒、粉砂和粘粒所占比重大致相等，既不松又不粘，通气透水性能好，并具一定的保水保肥能力，是比较理想的农作土壤。 土壤结构是指固体颗粒的排列方式、孔隙和团聚体的数量、大小及其稳定度。它可分为微团粒结构（直径小于）、团粒结构（~10mm）和比团粒结构更大的各种结构。团粒结构是土壤中的腐殖质把矿质土粒粘结成~10mm直径的小团块，具有泡水不散的水稳性特点。具有团粒结构的土壤是结构良好的土壤，它能协调土壤中水分、空气和营养物质之间的关系，统一保肥和供肥的矛盾，有利于根系活动及吸取水分和养分，为植物的生长发育提供良好的条件。无结构或结构不良的土壤，土体坚实，通气透水性差，土壤中微生物和动物的活动受抑制，土壤肥
活性氧
活性氧（ROS）指较O2的化学性质更为活跃的O2代谢产物及其衍生的含氧物质 的统称，包括所有的含氧自由基和过氧化物。 成人疾病的“元凶”——活性氧 《中国医药报》傅秀宏 活性氧是氧气被人体吸收后，在分子阶段上产生的活性化物质。活性氧亦称氧自由基。氧自由基过多，超过人体消灭活性氧能力，出现生物膜脂质氧化反应，且易于生成新的自由基，危害人体。为抑制活性氧增多，人体制造SOD（超氧化物歧化酶）来中和活性氧。人在25岁前，制造SOD的能力强盛，活性氧并不可怕；中年以后，人体制造的SOD减少，活性氧的危害日甚，就容易引起衰老和成年人病。 日本田园都市厚生医院院长、医学博士春山茂雄说过这样的话：“如果把氧气装进胶囊里，人只在制造能量的时候拿出来利用一下，然后生活在没有氧气的环境里，这样大概可以活几百岁。”因此，人到中年，将活性氧的侵害降到最低点，保持青春活力，显得愈来愈重要。 活性氧这种物质，从引起成年人病伯病例看，最容易对心脑血管和细胞核中的遗传因子等造成侵害。当活性氧积累到一定量的时候，血管内壁受伤，引发心脏病、高血压、动脉硬化等；如果细胞核中的遗传因子受到活性氧的侵害，就容易致癌。活性氧和人体的脂肪结合，则使皮肤出现松弛，衰老加快。 防范活性氧，日常饮食上要来一次“革命”。不新鲜食物，被部分氧化食物，绝不要入口。少吃罐头、塑包食品，不吃剩菜剩饭。减少高热食品的食量，消除因消化食物带来的活性氧。植物油不饱和脂肪酸较多，与活性氧结合，产生过氧化脂质；过氧化脂质与蛋白质结合，易生成衰老色褐素。食用动植物的混合油最有益健康。 具有抑制氧化作用的物质是抗氧化物，如维生素E、维生素A、维生素C都是重要的抗氧化物。黄绿色蔬菜、绿茶、芝麻以及鱼贝，食用后可以增强人的抗氧化力。人体对SOD的原料摄取，也十分重要。多吃蛋白质含量高的食品，可补充部分SOD，中和活性氧。富含负离子的水，可防治活性氧对于人体的侵害。 必须注意，人生气、郁闷或情绪剧烈波动的时候，去甲肾上腺素、肾上腺素大量释放，血管突然收缩再舒张的“一刹那”，血液再灌流促使产生活性氧，也特别容易对人体造成危害。所以保持心情平静，遇事不怒、不乱，是生活中养生的诀窍。日常运动提倡以消耗脂肪为主的轻松、平缓运动，如散步、慢跑等，这些运动能够激发脑内类似吗啡的一种荷尔蒙释放，而这种荷尔蒙，可中和活性氧，具有防衰老、提高自然治愈力的作用。 日本研究发现：负离子是致癌活性氧的克星 新华网东京9月25日电（记者何德功）负离子常用来清新空气，在充满负离子的房间生活会让人感到心情愉快。日本富山医药大学田泽贤次教授等人最近发现，负离子还可以增加人体内的抗氧化物，降低活性氧对人体的伤害。 据《读卖新闻》晚刊24日报道，人体内过量的活性氧会对细胞蛋白质造成伤害，从而诱发癌症。因此，如何减少人体内的活性氧一直是专家关注的课题。田泽教授等人为此做了 这样一个实验：在一个房间内安装负离子发生装置，离装置3米以内的区域每平方厘米负离子数可达到约2.7万个，是另一个不安装该装置房间的27倍。研究人员将进行过剧烈运动、体内易产生活性氧的11名运动员分成两组，分别让他们在这两个房间入睡，然后检查他们的血液和尿液。 结果发现，睡在有负离子发生装置房间的运动员，其体内对抗活性氧的抗氧化物质泛醇约增加5倍，促进被活性氧伤害的细胞核和细胞膜再生的物质也增加了三分之一。研究人员由此认为，负离子可降低甚至抵制活性氧对人体细胞的损害。（完）（来源：新华网）
植物次生代谢工程试题
植物次生代谢工程试题 一、简答题（20分） 1. 植物次生代谢产物的概念及分类 2. 植物次生代谢的特点和主要途径 3. 植物次生代谢工程的主要研究策略 二、论述题（40分） 结合近年植物次生代谢的研究进展论述植物次生代谢工程的研究意义。 药用植物次生代谢工程的市场应用前景 植物次生代谢物（plant secondary metabolites）是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。植物次生代谢物种类繁多，化学结构迥异。现在，已知大约有10，000种次生代谢物，包括酚类、黄酮类、香豆素、木脂素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等，可分为酚性化合物、萜烯类化合物、含氮有机物三大类。植物次生代谢是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，对植物在其生态系统中的生存起作用，如抗虫、抗病、异株相克、吸引昆虫授粉、与共生微生物相互作用等。 植物次生代谢物的应用，其历史悠久，各民族传统草药和香料的有效成分大多是植物次生代谢物。现在，这些天然产物仍在人的生活中起着重要的作用，尤其是为医药、轻工、化工、食品及农药等工业的发展所必不可少的。以医药为例，至今人们依赖于从植物中提取的重要的药物就有五十多种。随着“重返大自然”的呼声日益高涨，人们已认识到：现在是从高等植物的次生代谢产物中去寻找、开发新药的
时代。然而，长期不当采集致使生态环境受到破坏，许多野生植物趋于濒危，有些需要特殊环境的植物人工引种困难。能够引种栽培的植物要占用大量的农田，加之人工栽培受环境的制约，次生物的含量和质量不稳定。此外，在通常的情况下，天然植株中目的次生产物含量过低（如紫杉醇），在对资源植物有效成分分析的基础上，采用化学合成的方法，又会遇到工艺流程复杂、成本高、合成过程中形成同分异构体及造成环境污染等许多问题。近年来，随着对植物代谢生理生化及生态适应方面认识的深入，以及分子生物学的渗透，将外源新基因转入植物现在已属常规的操作，基因枪轰击和根癌农杆菌介导是最常用的方法，植物次生代谢分子生物学研究发展迅速。以基因工程大规模生产次生代谢产物，其具有诱人的前景。 应用次生代谢工程改良植物性状的可能性有多种多样：使内源性抗性化合物（如植物抗毒素）在高水平上表达，表现出更高的抗虫抗病能力，提高产量和质量；在花卉栽培中培育出新的花色、花香；提高水果的口感；降低食品和饲料中有毒成分的含量；提高有益成分的含量。药用植物的代谢工程是针对提高某种重要次生代谢物或者其前体的含量的，以期解决药源问题。紫杉醇是获得美国FDA(1992)认证的优良抗肿瘤药物。由于紫杉醇结构复杂，化学全合成步骤多，产量低，而且成本很高。目前，临床上使用的紫杉醇，主要是从红豆杉属植物的树皮、枝叶等组织中分离提取获得的，也有部分是以红豆杉组织粗提液中的紫杉烷类物质为前体，通过化学半合成得到。但是红豆杉植物生长缓慢，紫杉醇的含量非常少，大量砍伐、毁坏，会导致红豆杉资源趋于枯竭。为寻找紫杉醇及其半合成前体的继续稳定供应的渠道，人们纷纷把眼光转向生物技术方法，如组织器官培养、细胞大规模培养、微生物发酵等。阐明紫杉醇生物合成途径及其调控机制，实施次生代谢工程，是应用生物技术方法大量生产紫杉醇的重要措施。为此，各国科学家付出艰辛努力寻找新的药源和替代物，其中对紫杉醇生源途径的研究处于核心地位。红豆杉树皮中紫杉醇的含量为万分之二，其在国际市场上售价为20万美元/kg，远远不能够满足市场需求。如果能够用基因工程的方法提高其含量，将具有巨大的经济效益和社会效益。 2. 3 代谢工程 大量的天然产物都由相似的基本骨架经过不同的结构修饰而成, 催化这些修饰过程的酶大多具有底物特异性。近年来对次生代谢途径的研究有了长足的进展, 但是在代谢途径的总体调控以及次生代谢途径之间的协调等方面, 仍然了解甚少。最近, 科学家非常重视预见性代谢工程[20] , 即利用系统生物学的方法来整合代谢组、蛋白组和转录组的分析数据, 从而在代谢网络的水平上进行反复的系统模拟, 最终得到比较接近真实状态的结果。现有的各种数据库和仪器分析手段已经使这样的系统分析在一定程度上成为可能。近年来通过代谢工程改善植物品质已经有一些成功的例子, 如将胡萝卜素代谢途径在稻米的胚乳中表达, 创制了金色稻米( golden rice) , 为提高某些不发达地区人群胡萝卜素摄入量开辟了一个新的途径[21] 。我国唐克轩课题组通过基因工程显著提高了颠茄毛状根莨菪烷类生物碱的合成与积累。最近, 美国加利福尼亚大学伯克利分校的Jay D. Keasling 等采用一系列的转基因调控方法, 通过基因工程酵母合成了青蒿素的前体物质) ) ) 青蒿酸, 其产量超过100 mg/ L, 为有效降低抗疟药物的成本提供了机遇。此外, 植物次生代谢的酶类还可以用于环境修复[ 23] 、工业生物技术等其他目的[ 20] 。
第2章 植物的水分代谢复习资料
第2章植物的水分代谢 第一节水在植物生命活动中的意义 1.1 植物的含水量 一般来说，植物组织含水量一般为70%~90%。 草本>木本，水生>陆生 潮湿环境，阴生植物>干燥、向阳环境中的植物 生长旺盛和代谢活跃的器官或组织含水量较高。 1.2 植物体内水分的存在状态 束缚水（bound water）：指细胞内与原生质胶粒紧密结合而不能自由移动的水分。 自由水（free water）：指细胞内距离原生质胶粒较远而可以自由移动的水分。 这种划分是相对的，两种水分之间没有明显的界限。 自由水/束缚水是衡量植物代谢强弱和抗性强弱的生理指标之一。 1.3 水对植物的生理生态作用 生理作用： 1、水是原生质的重要组分； 2、水参与植物代谢过程（原料、参与）； 3、水是植物吸收、运输物质的良好介质； 4、水能使植物保持固有姿态； 5、水能促进细胞的分裂和生长。 生态作用： 1、调节植物体温； 高比热：稳定植物体温 高汽化热：降低体温，避免高温危害 介电常数高：有利于离子的溶解 2、水对可见光有良好的通透性； 3、水可调节植物的生存环境。 第二节植物细胞对水分的吸收 一、植物细胞的渗透现象 1、渗透作用（osmosis）：在一个系统中，水分通过半透膜从水势高的一方向水势低的一方移动的现象。（两个条件：半透膜、水势差） 渗透装置的条件 1、具有半透膜 2、半透膜两侧具有浓度差 植物细胞是一个渗透系统 二、水势的概念 水势（Ψw ）：水的化学势，即偏每摩尔体积水所含的自由能。 自由能（G）：系统中物质能用于做功的潜在能量。 束缚能：系统中物质不能用于做功的潜在能量。 化学势（μ）：每偏摩尔体积某物质所含的自由能。 化学势是能量概念，单位为J／mol [J=N（牛）·m]， 偏摩尔体积的单位为m3／mol
活性氧与肿瘤研究进展
基因组学论文 学院生命科学学院 专业生物科学 年级生科2班 姓名方海燕 论文题目活性氧与肿瘤研究进展 指导教师陈磊职称讲师 学号：
2017 年 5 月 3 日 目录 【摘要】 (3) Abstract (3) Keywords: (4) 1概述 (4) 2肿瘤患者氧化还原状态改变 (4) 3肿瘤患者ROS增多机制 (5) 3.1遗传分子生物学改变 (5) 3.2能量代谢改变 (5) 3.3炎性因子参与 (5) 3.4杭肿瘤药物使用 (5) 4 ROS与肿瘤生物学特性关系 (5) 4. 1与肿瘤形成研究发现 (5) 4.1.1脂质过氧化生物膜磷脂中的多不饱和脂肪酸 (5) 4.1.2 DNA损伤ROS通过诱导核DNA ( nDNA ) (5) 4.1.3蛋白质破坏 (5) 4.2 ROS与肿瘤转移 (6) 5 ROS与肿瘤治疗 (6) 6结语 (6) 参考文献 (7)
活性氧与肿瘤研究进展 姓名：方海燕学号：20145071235 学院：生命科学学院 指导老师：陈磊职称：讲师 【摘要】目的：探讨活性氧与肿瘤的发生、发展和治疗之间的关系。方法：应用ＰｕｂＭｅｄ和ＣＮＫＩ期刊全文数据库检索系统，以“活性氧和肿瘤”为关键词，检索２０００－０１－２０１３－０６的相关文献。共检索到英文文献２９条，中文文献３３０条，纳入标准：１）活性氧与肿瘤发生；２）活性氧与肿瘤转移；３）活性氧与肿瘤治疗。根据纳入的标准，最后分析文献２７篇。结果：肿瘤患者体内氧化还原失衡，表现为氧化应激水平增高，国内外在胃肠道肿瘤、舌癌和乳腺癌等的研究中均发现了氧化应激状态改变。肿瘤患者活性氧增多的机制主要集中在如下几个方面：１）遗传分子生物学的改变，包括转入因子Ｎｒｆ２及其抑制蛋白Ｋｅａｐ１、ＲＡＳ途径的相关突变，癌基因蛋白（比如Ｒａｆ、Ｍｏｓ、ＭＥＫ和Ｍｙｃ）的过度表达，抑癌基因（如ｐ５３）的沉默；２）肿瘤细胞处于高代谢状态，患者正常营养素摄取减少，引起活性氧的堆积；３）免疫系统非特异性的慢性激活，产生过多的前炎性因子；４）抗肿瘤药物特别是多柔比星和顺铂等的使用。活性氧与肿瘤生物学特性密切相关。一方面，它通过脂质过氧化、ＤＮＡ损伤和蛋白质破坏等参与肿瘤的形成；另一方面，活性氧也参与肿瘤的转移，这不仅表现在其清除剂可以降低细胞转移能力，也包括其可以调节肿瘤细胞迁移和侵袭；再者，活性氧和转录因子Ｓｎｉａｌ相互作用可以诱导上皮细胞间充质转化的产生。活性氧的作用与其浓度有关，高浓度的活性氧可能导致细胞凋亡，而低浓度可致细胞增殖和癌变，国内外研究发现许多抗肿瘤药物通过增加细胞内活性氧的产生来诱导肿瘤细胞凋亡，如乙烷硒啉、三氧化二砷、顺铂、柔红霉素和５－ＦＵ等。结论：活性氧不仅影响肿瘤的生物学特性，而且与肿瘤的治疗有密切关系，寻找合适的活性氧浓度，将为肿瘤的防治提供帮助。 【关键词】肿瘤；活性氧；治疗；综述文献。 Abstract：OBJECTIVE;To discuss the relationship between reactive oxygen species (ROS) and tumor,including the development，metastasis and treatment of tumor. METHODS;Using "reactive oxygen species and tumor" as key words totrace related papers from January 2000 to June 2013 in the database system of PubMed and CNKI. Thirty-nine literatureswere finally selected according to the inclusion criteria as follows; 1)reactive oxygen species and development of tumor;2) reactive oxygen species and metastasis of tumor; 3)reactive oxygen species and treatment of tumor. RESULTS; Tumor patients suffered from redox imbalance, manifesting as increasing of the oxidative stress level. Domestic and foreign studiesof gastrointestinal tumortonguc carcinomabrcast cancer all found the change of oxidative stress level. The main mechanisms why reactive oxygen species (ROS) arc ample in tumor patients arc as follows:1)the change of genetic molecularbiology,including relative
冀教版小学科学五年级上册《土壤与植物的生长》说课稿
冀教版小学科学五年级上册《土壤与植物的生长》说课稿 今天，我所讲的是冀教版小学科学五年级上册第2课《土壤与植物的生长》。本课的教学目的是能用感官和简单的工具研究出三种土壤的主要差别，并结合自己研究的结果说出什么是沙质土、黏质土和壤土。 从能力培养来看，着重培养学生的实验操作能力、合作能力和科学探究的能力。思路是：首先指导学生认识土壤是什么颜色的，土壤颗粒的大小，土壤有没有黏性等。然后通过观察实验，认识土壤的表面现象。在认识了土壤的这些特征基础上，研究土壤渗水速度的快慢和保水能力的高低。培养学生爱护土壤，保护家园和爱家乡的美好情感。重点是利用感官和简单工具观察三种土壤和土壤渗水实验， 难点是指导学生探究土壤渗水情况。 在设计思路与教学内容上： 首先是出示一组图片，以“是什么使这些美丽的植物生长的如此美丽？”这一问题引入，让学生说一说，随后引出“土壤”，紧接着让学生利用各种工具观察土壤，从而对土壤有一个基本的认识。然后突出问题“为什么有时下过雨后有些地里的水很快就干了，而有的地里上的水需要很长时间才能干呢？”从这一问题入手，展开讨论，设计土壤渗水的实验，通过实验推出沙质土渗水最快，其次是壤土，黏质土渗水最慢，并且由土壤渗水的快慢推出土壤保水能力的大小。 本课的整体教学思路是：导入新课，由问题引入；结合实际经验确定了实验方案；并实验；形成认识。这个思路是引导学生从整体上感悟、
解决科学问题的过程。 对于全课的教学过程来讲，是在有意识的向学生渗透运用科学探究来解决科学问题的思路：提出假设、实验证明、汇报结果。与此同时，在确定实验顺序这个主要环节上，也是体现一个解决科学问题思维方法的教与学，这就是本节课在教学设计上的重难点所在。
植物次生代谢产物造福人类的研究
植物次生代谢产物造福人类的研究 1.植物次生代谢产物的作用 次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。 2.植物次生代谢产物分类 这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾 体及其甙、生物碱七大类。还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化 合物、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，其中像单宁类、类黄酮又都属于酚类化合物，酚类化合物占植物次生代谢产物的70%。 3.植物次生代谢产物研究成果 对于植物次生代谢产物，多数专家教授都对此做过深入的研究，研究成果广泛用于人类生活。造福人类的最显著成果，当属诺贝尔奖获得 者：屠呦呦女士，屠呦呦女士研究的抗击疟疾的青蒿素，为我国赢得了 荣誉、为世界的医学研究以及疟疾治疗都做出了突出贡献。也让我国的 其他研究专家和研究成果受到了世界瞩目，其中通过特定的提取技术， 将植物的次生代谢产物也就是植物在生命活动中受到威胁而产生的抗体 运用到人类生活各个方面的研究是未来重点研究课题，这个利用植物代 谢抗体做研究的已有开发立项，可换称之为一种植物抗生素及其应用， 已列为国家发明专利。 4.植物次生代谢产物对人类的可用之处 一篇植物酚类物质研究文献中提到酚类物质在人和动物中的营养功能，
由于酚类物质结构中含有较多的羟基，因此表现出很强的抗氧化作用，在流行病学上发现类黄酮投入的量和心脏病、中风、肺癌、胃癌发生率成反比，所以有所谓的“法兰西困惑”现象，法国人经常饮用葡萄酒，而红葡萄酒中含有大量的多酚类物质如原花色素、儿茶素等，这些物质能预防冠心病，抑制血管动脉粥样硬化，从而延长人的寿命。而此研究专利利用植物次生代谢产物中：酮类、醌类的杀菌复合机理，酚酸的杀菌作用以及祛味、滋阴功效，类黄酮的抗炎症、抗变性、抗肿瘤、抗病毒的作用已运用于生物医学板块抗击HPV病毒、子宫癌、宫颈与阴道炎症等女性生殖道疾病，滋养保护女性生殖道。 多聚体单宁类与蛋白质发生聚合反应产生收敛作用可使粗大毛孔收缩、绷紧而减少细纹，单宁对紫外线光区有强烈的吸收作用，对紫外线的吸收达98%以上，是天然防晒佳品，单宁有它特有的分子结构及功能集保湿、除皱、美白、防腐作用于一体运用于化妆品板块皮肤护理，缓解因环境及敏感肌自身问题带来的各种皮肤问题。 5.展望 植物的次生代谢产物，由于其具有的多种活性，在医药化工，农家肥，化妆品等领域都得到了广泛的应用。随着基因组学，蛋白质组学等现代生物技术的快速发展，植物中各种次生代谢产物的种类、结构、含量以及他们的代谢途径、互作方式等研究将逐步得以深入，有助于未来各种植物代谢产物的定向合成和利用。进而使植物代谢产物呈现出更加广阔的应用前景。 以下是国家发明专利： 专利号：zl200610044372.x