【图文】谷胱甘肽(GSH)_百度文库
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谷胱甘肽(GSH)
&&主要介绍谷胱甘肽(GSH )与氧化型谷胱甘肽(GSSG)的生物转化,以及在医药领域中的应用,及发酵等
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你可能喜欢砷对小鼠心脏某些生化功能的影响
研究表明［１］，砷中毒心肌损害的病理改变与心肌缺血、缺氧所致的病理改变极为相似。已知心肌缺血引起的损伤与自由基的产生和脂质过氧化（ＬＰＯ）密切相关［２］。由此可推测砷所致心肌损害可能与ＬＰＯ有关。为此，本研究通过乳鼠心肌细胞培养和动物实验，探讨了砷对心脏某些生化功能的影响。材料与方法一、材料１．主要试剂：干粉培养基ＲＰＭＩ１６４０（ＬｉｆｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＩＮＣ美国），胎牛血清（中科院血液研究所天津生化制品厂），胰蛋白酶（ＭＥＲＣＫ公司），二硫双硝基苯甲酸（ＤＴＮＢ）（ｓｉｇｍａ公司），还原型谷胱甘肽（ＧＳＨ）、四乙氧基乙烷（ＴＥＰ）（日本和光纯药工业株式会社），亚砷酸钠（北京化学试剂厂）。２．主要仪器：ＬＡＮ－１２２Ｄ型ＣＯ２培养箱，７１５０型日立自动生化分析仪，７５２紫外光栅分光光度计，倒置显微镜。二、方法１．乳鼠心肌细胞培养及处理：取生后２～３天的雄性乳鼠，在无菌条件下取出心脏，将心室肌剪成１～２ｍｍ３小块，用０．...&
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按摩疗法是治疗多种疾病行之有效的一种方法。迄今为止,国内外对按摩疗法治疗机制的认识不断深入,在临床和实验研究方面积累了大量资料。笔者通过对文献的复习,就按摩对血循系统生化功能的影响作一综述,挂漏不妥之处,敬希同道指正。 一、按摩对血管及血循的影响: 按摩,就其实质来说,是一种被动运动,是一种机械性刺激。在按摩的作用下,血液循环反射性地增加,按摩对血循的影响,首先表现为毛细血管的扩张,在按摩的作用下,肌肉断面每一平方毫米中的毛细血管数由按摩前的三十一个增加到一千四百个,由于毛细血管的增加可影响到机体血液的再分配川。同时,手法对躯体外表的压力和手法操作时产生的摩擦力,可大量地消耗和去除血管壁上的脂类物质,当这些脂类物质被大量清除后,对恢复血管壁的弹性,改善管道的通畅性能及对于避免血管硬化的形成,具有一定的效益〔2〕。 按摩对血流的影响也是很明显的。安徽医学院附属医院曾测定过患者按摩前后的皮肤温度,发现在推拿局部以及未经推拿的远隔部位...&
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硒是1517年由瑞典化学家Be,·zilus所发现。最初发现,硒中毒可引起牛及其他家畜的“碱病”,引起鸡和哺乳动物胚胎畸形,月兑毛,蹄壳及趾甲脱落,脱牙和一种特异的麻痹症。所以人们认为,硒是有毒元素。1957年Egge,t等人报导,缺硒可以使猪突然死亡,呈现肝坏死,肌肉变性,心肌微血管病变,胃和食道溃病,黄脂症等。同年Scbwa二e等人证明,硒可以防治大鼠的营养性肝坏死,从而确立了硒在动物营养中是必须的微量元素。 由于饲料及粮食作物中、决硒而对人畜健康造成危害的问题,已引起许多国家重视。 在我国,由中国农业科学院畜牧研究所对28个省市,1048个县系统的分析和研究,确认缺硒可引起反当幼畜白肌病,猪的肝坏死,雏鸡的胰萎缩及渗出性素质,对母畜繁殖有显著影响等问题。可见硒是畜禽营养中不可缺少,生物活性很高的微量元素。一、硒的生化功能、硒的抗氛化作用 酶(GSH一Px)是一种含硒蛋白质,每 克分子酶中含吐克原子的硒。Gs壬工一Px 的主...&
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硒是1917年由瑞典化学家Berzilus所发现,是一种与硫和啼密切结合的物质。初始,人们认为硒是有毒元素,发现硒中毒可引起牛及其他家畜的“碱病”,使鸡和哺乳动物的胚胎畸形,脱毛,蹄壳及趾甲脱落,脱牙和一种特异的麻痹症。1957年,Eggert等人报导,缺硒的猪突然死亡,呈现肝坏死,肌肉变性,心肌微血管病变,胃和食道溃疡,黄脂症等。同年,Sehwarze等人证明,硒可以防治大鼠的营养性肝坏死,从而确立了硒为动物营养中必需微量元素的地位,其需要量一般在0.05一o.Zppm之间。近20年来,包括美国、新西兰、瑞典、丹麦、澳大利亚等国在内的世界范围内,由于饲料及粮食作物中缺硒而对人畜健康所造成的危险已经引起普遍重视。 由中国农业科学院畜牧研究所对我国28个省市一1048个县所作的系统分析和研究确认,缺硒可引起反当幼畜白肌病,猪的肝坏死,雏鸡的胰萎缩及渗出性素质,对母畜繁殖有显著影响等问题。可见硒是畜禽营养中不可缺少的生物活性很高的微...&
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锌为人体必需的微量元素,在体内参与多种重要酶的合代,已知与80多种酶的活性有关。锌直接参与核酸和蛋白质的合成代谢,且对于细胞增殖、免疫、吞噬功能是必要的,具有重要的生理、生化功能及治疗效能。目前已知许多疾病与锌有关。缺锌可致伤口不愈已为众所周知。创伤也可引起锌在体内的分布改变,血锌下降。近十几年来国内外学者就两者之间的关系进行了一系列探讨。创伤后锌含盆的变化 正常成人体内共含锌1.4~2.39,平均1.59左右,也有人认为平均2.叱。机体的锌大多分布在皮肤和骨骼,其中皮肤锌占20%。其它组织如肝、肾、肇丸、、胰腺含量也较高。超离心研究表明锌主要存在于细胞内,大多分布在线粒体、细胞核和胞浆中。锌正常值与年龄、测定方法、地区有关。一般认为血清锌为96~124卜g/d1,尿锌为249~451卜g/24h。 食物中的锌含量差异很大,肉、蛋、奶制品含量较高,谷类胚芽和熬皮中含量也较高,精制食品含量很低。正常人每天从食物中摄入10~15mg...&
(本文共3页)
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从维生素B,。的生理活动能测定牲畜体内生物化学反应的广谱。它有两个很重要的生化功能,即高半胱氨酸甲基化随蛋氨酸的形成和甲基丙二酸在琥珀酸中异构化作用。维生素B。。同样能使蛋白质代谢,有利氨基酸组织的利用和参与核酸的形成,影响碳水化合物和脂肪代谢,参与叶酸积极转化。在甲状腺和其他内分泌腺激素状态中,维生素B-z具有很重要作用。 许多研究者指出,乳牛在繁殖过程中,非常需要维生素B。。。可以认为,参与甲基代谢的同时,维生素B托促进二甲基硒化物和其他化合物(即脱硒化合物)的形成。. 维生素B。。成分中含有钴,日粮中钻量不足,会大大降低反刍牲畜体内维生素B-z的合成。 除参与维生素B-z,微生物合成外,钻在与常量和微量元素相互关系中,对酶和激素的一系列活性有影响,促进血红蛋白和肌肉蛋白、B族维生素以及维生索A、D,C、E的合成。 因此,我们研究了日粮中不同的钴量对高产乳牛的牛奶和血液中维生素B zz含量的影响。 方法;科学生产试验是在缺钴...&
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传真：010-阿拓莫兰有什么作用?_百度知道
阿拓莫兰有什么作用?
阿拓莫兰(谷胱甘肽GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸结合，含有巯基的的三肽，具有抗氧化作用和整合解毒作用。 阿拓莫兰(半胱氨酸)上的巯基为谷胱甘肽活性基团，易与某些药物(如扑热息痛)、毒素(如自由基、碘乙酸、芥子气，铅、汞、砷等重金属)等结合，而具有整合解毒作用。故谷胱甘肽(尤其是肝细胞内的谷胱甘肽)能参与生物转化作用，从而把机体内有害的毒物转化为无害的物质，排泄出体外。谷胱甘肽还能帮助保持正常的免疫系统的功能。 阿拓莫兰(谷胱甘肽)在人体内的生化防御体系起重要作用，具有多方面的生理功能。它的主要生理作用是能够清除掉人体内的自由基，做为体内一种重要的抗氧化剂，保护许多蛋白质和酶等分子中的巯基。GSH的结构中含有一个活泼的巯基-SH，易被氧化脱氢，这一特异结构使其成为体内主要的自由基清除剂。例如当细胞内生成少量H2O2时，GSH在谷胱甘肽过氧化物酶的作用下，把H2O2还原成H2O，其自身被氧化为GSSG，GSSG由存在于肝脏和红细胞中的谷胱甘肽还原酶作用下，接受H还原成GSH，使体内自由基的清除反应能够持续进行。
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镉胁迫下两种水稻 GSH 和 GST 应答差异的研究
胡延玲 1， 张春华 2， 居
（1.南京农业大学资源与环境科学学院， 江苏 南京 210095； 2.南京农业大学生命科学学院分子生物技术示范试验室， 江苏 南京
还原型谷胱甘肽 （GSH 和谷胱甘肽转硫酶 ） （GST 是水稻解毒系统中的重要组成部分。采用水培法研究了耐性不同的两种 ） 要：
水稻 （特优 559 和 K 优 818 在不同程度镉 ） ） （Cd 胁迫下 GSH 和 GST 的变化情况。结果表明， 处理导致两种水稻生物量减少、 Cd Cd 吸收积累增加， 水稻根部 Cd 含量和积累量均高于地上部， Cd 从水稻根部向地上部的转运存在明显的种间差异， 但 耐性较弱的特 （S/R 随处理 Cd 浓度提高而上升， ） 而耐性较强的 K 优 818 则恰好相反， Cd 更多地钝化在根部。两种水稻 将 优 559 的 Cd 转移率 GSH 和 GST 的变化趋势也有所不同， 胁迫使特优 559 的 GSH 含量和 GST 活性显著增加， K 优 818 的 GSH 在低浓度 Cd 处理 Cd 而 时出现了小幅下降， 但其 GST 活性变化与特优 559 相似， 根部增幅更为显著。 以上结果说明， 水稻 GSH 和 GST 在 Cd 解毒和钝化过 表达和功能不同有关。 程中发挥了重要的作用， 而且其应答机制存在着一定的基因型差异， 这可能与两品种 GST 同功酶的组成、 水稻； 胁迫； Cd GSH； GST 关键词： Q945.78 中图分类号： A 文献标志码： (05- 06 文章编号：
Differential Responses of GSH and GST in Two Rice Cultivars Under Cd Stress
HU Yan-ling1, ZHANG Chun-hua2, JU Ting1, GE Ying1 （1.College of Resources and Environmental Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, C 2. College of Life Sciences, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China） Abstract： Reduced glutathione(GSH) and glutathione S-transferase （GST） important components in the defence system of plants. The are conjugation of GSH to a variety of cytotoxic substances is catalyzed by GST. However, the function of GST in the detoxification of heavy metal with different Cd tolerance were hydroponically cul－ stress is not well understood. In this study, two rice cultivars （Teyou 559 and Kyou 818） tured to study the variation of GSH and GST under different Cd treatments 0, 5 and 20 mg L-1 . It was shown that Cd treatment reduced the （ · ） biomass and increased Cd uptake and accumulation of two rice cultivars. Cadmium content and accumulation in rice roots were higher than those in shoots. However, Cd translocation from roots to shoots differed significantly between the two cultivars. The ratio of Cd concentration in shoots over roots （S/R increased for the less tolerant Teyou 559 but decreased for the more tolerant Kyou 818 when more Cd was added in the ） solutions. The variation of GSH content and GST activity also differed for the two cultivars. Cadmium stress significantly promoted GSH and GST in Teyou 559. However, the GSH content of Kyou 818 slightly declined under the low Cd treatment. Nevertheless, its GST activity changed with the similar trend with Teyou 559, and it increased more significantly in roots. The above results revealed that rice GSH and GST play important roles in Cd detoxification and immobilization, and their response mechanisms also exhibited genotypic differences, which may be related to the difference in composition, expression and function of GST isoenzymes in the two rice cultivars. Keywords： C GSH; GST
镉 ） （Cd 是一种有毒的重金属元素， 易被植物根 [1] 吸收并转运到地上组织 ， 并通过食物链富集后威胁 人类健康。 研究表明， 的毒性主要表现在植物体内 Cd
收稿日期： 国 （）； 国 博 士 后 科 研 基 金 中 基金项目： 家 自 然 科 学 基 金 （ ） 胡延玲 （1984— ,女, 硕士生, 主要研究方向为植物逆境生理。 ） 作者简介： 葛 yingge711@njau.edu.cn 通讯联系人： 滢 E-mail：
活性氧物质 （AOS 积累引起的膜脂和蛋白的氧化损 ） 伤， 以及由此导致的细胞死亡[2-5]。植物体内存在多种 解除 Cd 毒害的机制 [6]， 其中抗氧化系统能有效清除 植物体内产生的 AOS， 如单线态氧 （′O2 ， ） 羟自由基 · [7-8] （OH ） 超氧阴离子 2 ） ·， （O 以及 H2O2 等 ， 因此在解毒 过程中发挥着重要的作用。 在植物抗氧化系统中， 还原型谷胱甘肽 （GSH 是 ） 重要的非酶类抗氧化剂， 能清除 AOS， 减少氧化胁
胡延玲等： 镉胁迫下两种水稻 GSH 和 GST 应答差异的研究
２００9 年 2 月
迫 [9]； 此外， 它是植物络合素 ） （PC 的前体[10]， 能结合细 胞内自由态 Cd，将 Cd 转运到液泡或非原生质体， 从 而解除 Cd 的毒害。GSH 与有毒物质的结合和转运通 常需要谷胱甘肽转硫酶 （GST） 的参与 [11] 。植物 GST [12-13] 有多种类、 多功能的特点 ， 可催化 GSH 结合过氧 [14] [15] 化产物 或络合自由态 Cd ； 也具有谷胱甘肽过氧化 物酶 （glutathione peroxidase, GPOX） 的功能， 降低细胞 [16] 中活性氧物质的浓度 ， 因此在植物防御 Cd 胁迫的 过程中具有重要的作用。 水稻是一种重要的粮食作物， 然而土壤 Cd 污染 对稻米品质造成了巨大威胁， 控制稻米 Cd 累积已成 为国内外的研究热点[17]。 水稻在众多农作物中具有特 殊性， 即在根系积累很多， 但向地上部转运的 Cd 并 不多， 而且不同基因型差别很大[18-19]。 本课题组的研究 结果显示， Cd 胁迫下， 在 水稻根部 Cd 含量明显多于 地上部， 但其干重减少量却比地上部少， GSH 的含 而 [20] 量和 GST 的活性均显著高于地上部 ， GSH 和 GST 与 Cd 处理存在明显的剂量-效应关系，由此可知 GSH 和 GST 在解毒过程中发挥了重要作用。有学者 认为， GSH 和 GST 参与了 Cd 在植物根部的钝化过 程，在 GST 的调控下， GSH 或植物络合素 ） 能与 （PC Cd 结合并转运至液泡， 使细胞质中的 Cd 保持在低水 平， 从而减少 Cd 向地上部的转运[21-23]， 但这一观点尚 未在水稻上得到证实。为了进一步验证水稻 GSH 和 GST 在降低 Cd 毒害、 控制 Cd 转运中的作用， 本文在 前期品种筛选的基础上[24]， 采用耐性和转运差异明显 的两个水稻品种， 研究了不同 Cd 处理下水稻地上部 和根部 GSH 和 GST 的变化情况， 并讨论了不同水稻 品种 GSH、 应答机制的差异。 GST
1.3 样品处理和测定 1.3.1 干样制备及测定 挑选大小均匀的幼苗 15 株，分别收获地上部和 根部，去离子水洗净后用吸水纸吸干。90 ℃杀青 15 min， ℃烘 24 h，干样粉碎待测。采用微波消解仪 70 （Milestone Ethos T）消 解 植 物 样 品 ， ICP - AES 用 （Perkin-Elmer Optimal 2100DV 测定样品 Cd 含量。 ） 1.3.2 GSH、 活性和蛋白含量测定 GST 称取 0.5 g 鲜样，加入 3 mL 预冷的 1.0 mmol L-1 · EDTA 溶液， 冰浴研磨， 匀浆中加入 1∶1 的 HClO4， 使 -1 -1 终浓度为 0.3 mol· ， L 低温离心 （10 000 r· min ） 15 min。上清液 pH 调至 7~8， 参照张承圭等[25]的方法测 定 GSH 含量。 称取 0.5 g 鲜样，加入 3 mL 预冷的 0.1 mol· -1 L PBS （pH6.5 ， ） 冰浴研磨， 低温离心 （10 000 r· -1 15 min ） min， 残渣加入 1 mL 提取液二次离心 10 min。 采用南 京建成生物工程研究所试剂盒测定 GST 活性，规定 每毫克组织蛋白，在 37 ℃反应 1 min 扣除非酶促反 应、使反应中 GSH 浓度降低 1 μmol L-1 为一个 · 酶活力单位 （U） 。蛋白质含量采用考马斯亮蓝比色 法[26]。 水稻样品的 GSH、蛋白含量和 GST 活性由酶标 仪 （TECAN Infinite M200 测定。 ） 1.4 数据统计分析 运用 SPSS 13.0 软件进行数据统计分析。种内差 异采用 one-way ANOVA， 品种差异采用 Paired-Sam－ ples T-test。
2 结果与分析
2.1 Cd 对水稻地上部生物量的影响 由表 1 可见， 胁迫使水稻地上部生物量减少， Cd 并且高 Cd （20 mg L-1 比低 Cd mg L-1 的抑制作用 · ） （5 · ） 更加明显，但两种水稻受到的生长抑制程度不同， K -1 优 818 的耐性较强， Cd 浓度高达 20 mg L 时该品 在 · 种的地上部干重也没有明显减少 （表 1 ， ） 而特优 559 对 Cd 胁迫较为敏感，在高 Cd 处理下地上部鲜重减 少了 47.79％， 干重减少了 31.53％， K 优 818 相应 比 降幅分别高 22.21％和 25.97％。 2.2 水稻 Cd 含量、 累积量和转移率 随着处理 Cd 浓度的增加，两种水稻植株 Cd 含 量和累积量都明显提高， 处理间差异达极显著 （表 2 ， ） 但水稻地上部 Cd 含量远少于根， 根部向地上部 （表 2 。 ） 有趣的是， 两种 转运 Cd 的能力呈现品种差异
材料与方法
1.1 材料培养 选用特优 559 （Cd 耐性较弱、 转运较多） K 优 和 818 （Cd 耐性较强、 转运较少） 作为供试水稻品种 [24]。 水培营养液参照国际水稻研究所 （IRRI 推荐的标准 ） 配置。 供试 Cd 试剂为分析纯 CdCl2 2.5H2O。 · 种子经浸 泡、 （15％双氧水、 min 、 消毒 30 ） 催芽后用水培养， 周 1 后换为 1/2 倍浓度的营养液 （pH 调至 5.5 ， 3 d 更 ）每 换 1 次。 1.2 胁迫处理 4 叶期时进行 Cd 胁迫， 设较低浓度 mg L-1 和 （5 · ） -1 较高浓度 （20 mg L ） · 两个处理， 每处理 3 个重复， 并 每天更换营养液， d 后收获。 5 以不加 Cd 作为对照，
第 ２8 卷第 2 期
（g 15 ） 表 1 Cd 对水稻地上部生物量的影响 · 株-1 Table 1 Effects of Cd on rice shoot biomass g 15 plant-1 （· ）
Cd 处理浓度/mg L-1 · 特优 559 K 优 818 种间差异 鲜重/g 0 （CK ） 6.55±0.01a 5.20±0.54a * 5 4.68±0.55b （-28.55 ） 4.48±0.53ab （-13.85 ） ns 20 3.42±0.42c -47.79 （ ） 3.87±0.19b （-25.58 ） ns 0 （CK ） 1.11±0.04a 0.90±0.07a ns 5 0.92±0.12b （-17.11 ） 0.86±0.09a -4.44 （ ） ns 干重/g 20 0.76±0.10b （-31.53 ） 0.85±0.05a -5.56 （ ） ns
注： 同一品种鲜/干重数据后不同字母表示差异显著 （P<0.05, LSD 检验 ， ） 下同。 Different letters after the data of fresh/dry weight of the same cultivar express significant difference （P<0.05, LSD test .The same below. ） * 表示相同处理下品种差异显著 （P<0.05, Par-Samples T Test） ns 表示差异不显著， ； 下同。 * significant difference between two cultivars in the same treatment P<0.05 ； （ ） ns-no significant difference. The same blow. 括号内的数据表示与对照 （CK 相比的增减百分数。 ） Data in parentheses express increase/decrease percentage compared with control CK . （ ）
水稻 Cd 转移率 （地上部和根部 Cd 浓度比， ） S/R 在不 同 Cd 处理下变化情况不同 （图 1 ， Cd 浓度为 5 mg L-1 ）当 · 时， 特优 559 地上部 Cd 含量、 累积量和 S/R 值都低于 K 优 818， 而当 Cd 处理达到 20 mg L-1 时， · 特优 559 地 上部 Cd 含量和累积量均显著高于 K 优 818， 值为 S/R 29.1％， K 优 818 高 9.82％ 比 （图 1 。这说明在 Cd 胁 ） 迫严重时， 优 818 比特优 559 更有效地将 Cd 钝化 K 在根部， 以达到解毒和限制转运的目的。 2.3 水稻 GSH 含量 Cd 胁迫 5 d 后，特优 559 植株体内 GSH 含量随 Cd 浓度增大而明显增加 （表 3 ， Cd 胁迫下根部 ）低 GSH 含量比对照提高了 59.58％，而高 Cd 胁迫使得 GSH 增加了 3 倍， 处理间差异显著 （表 3 ； ） 地上部 GSH 也表现出相同趋势， 但增幅不及根部， 这与根部
Cd 含量更高、 受到的胁迫更强是一致的。无 Cd 胁迫 时， 优 818 植株体内 GSH 含量皆高于特优 559， K 但
30 25 （Ｓ/Ｒ /％ ） 20 15 10 a a a
特优 559 · 5 mg L-1Cd
K 优 818 20 mg L-1Cd ·
不同字母表示差异显著 （P<0.05 ） Different letters express significant difference
（S/R ） 图 1 不同 Cd 处理下水稻植株 Cd 转移率 Figure 1 Cd translocation ratio （S/R under different Cd treatments ）
表 2 水稻植株 Cd 含量与累积量 Table 2 Cd content mg kg-1 DW and accumulation · （ · ） （μg plant-1 in rice seedlings ）
品种 Cd 处理浓度/mg L-1 · Cd 含量/mg kg · Shoot 0 （CK ） 5 20 Root 0 （CK ） 5 20 Shoot 0 （CK ） 5 20 Root 0 （CK ） 5 20 0C 105.28± 9.42 B 291.23± 31.51 A 0.97± 0.01 C 461.69± 46.69 B 1073.55± 91.63 A 0C 6.39± 0.27 B 14.58± 1.41 A 0.02± 0.00 C 10.31± 2.22 B 17.29± 1.47 A
特优 559 DW
0C 134.60± 2.98 B 191.30± 25.18 A 0.97± 0.01 C 462.61± 2.73 B 995.60± 32.33 A 0C 7.76± 0.99 B 10.75± 1.23 A 0.02± 0.00 C 9.33± 0.95 B 18.53± 1.62 A
ns * * ns ns ns ns ns ** ns ns ns
Cd 累积量/μg plant-1 ·
胡延玲等： 镉胁迫下两种水稻 GSH 和 GST 应答差异的研究
２００9 年 2 月
在低 Cd 处理下出现了下降，经 20 mg L-1 Cd 处理后 · GSH 含量虽高于对照但仍比特优 559 低 （表 3 ， ） 这可 能和特优 559 的 Cd 含量更多有关。 2.4 水稻 GST 活性分析 从表 4 数据可以看出， 无论对照还是处理， 水稻 根部 GST 活性都显著高于地上部 （表 4 ， ） 这是因为根 部 Cd 含量和累积量更高 （表 2 ， ） 需要表达更多 GST 以缓解毒害。Cd 胁迫下特优 559 水稻体内的解毒酶 GST 活性显著增强， 但不同部位变化规律不一样。低 Cd 胁迫后， 特优 559 地上部 GST 活性提高了103.5％， 高 Cd 处理则比对照提高了 133.2％， 而该品种根部GST 活性相比对照增幅仅为 12.26%和 47.76%。 对照组特优 559 和 K 优 818 根部 Cd 含量均为 0.97 mg kg-1 · （表 2 ， ） 但前者的 GST 活性是后者的两倍多。与特优 559 相 比， 优 818 地上部 GST 活性的增加量较小， K 而根部 GST 活性则在低 Cd 处理下急剧上升， Cd 胁迫进 当 一步增强时又有所下降， 但比对照高 74.57%。 以上结 果说明， 胁迫下两个水稻品种 GST 的响应不同， Cd 存 在着解毒机制的差异。 2.5 水稻 GSH、 与 Cd 相关指标的相关性分析 GST 相关分析 （表 5 表明， ） 无论是地上部还是根部， 特优 559 植株 GSH 含量和 GST 活性与其他生理指 标如 Cd 含量、 鲜重和干重都有很好的相关性， 其中 与 Cd 含量表现出显著或极显著正相关， 而与生物量 呈显著或极显著的负相关。 这表明随着溶液 Cd 浓度 增加， 特优 559 植株 Cd 含量上升， 胁迫加重， Cd 水稻 生长受到抑制， 而在水稻防御机制中起着重要作用的 GSH 含量和 GST 活性也随之提高， 以减轻毒害。而 K
GST 表 5 水稻 GSH、 与各生理指标的相关系数 Table 5 Correlation coefficients of GSH and GST with the physiological parameters of rice
项目 Cd vs GSH Cd vs GST 干重 vs GSH 干重 vs GST 鲜重 vs GSH 鲜重 vs GST 特优 559 地上部 0.946
K 优 818 地上部 0.282 0.757* 0.253 -0.394 0.049 -0.719* 根部 0.156 0.449 — — — —
根部 0.922 — — — —
0.835** -0.891 -0.929
优 818 却没有表现出这种明显的剂量-效应关系， 除 了地上部 GST 的活性和地上部 Cd 含量及鲜重显著 相关外， 其余指标与 GSH 和 GST 的相关性均不显著。 不过， 与特优 559 相比， 优 818 具有更强的耐性， K 可 见其 GSH 和 GST 协同作用较为复杂，可能存在其他 解毒机制。
本试验采用了耐性不同的两个水稻品种， 研究了 Cd 的吸收转运与水稻 GSH 含量和 GST 活性的关系， 以探讨 GSH 和 GST 在解毒和钝化过程中的作用。从 来看， 胁迫下特优 559 的 Cd 地上部干重数据 （表 1） 降幅明显高于 K 优 818， 表明 K 优 818 具有更强的耐 提高抗氧 性。植物的耐 Cd 机制包括限制 Cd 的吸收、 增强 Cd 的螯合和区隔化作用等几个方 化物质浓度、 [27-29] 面 。 Cd 处理下， 在 两种水稻根部 Cd 吸收和累积 无明显不同 （表 2 ， Cd 向地上部的转运存在明显 ）而
（μg g ） 表 3 Cd 胁迫对水稻 GSH 的影响 · -1 FW Table 3 Effect of Cd exposure on GSH content μg g-1 FW in rice seedlings （ · ）
Cd 处理浓度/mg L-1 · 项目 0 （CK ） 特优 559 K 优 818 种间差异 28.78± 1.36c 38.94± 10.89a ns Shoot 5 41.04± 5.66b （42.60 ） 36.77± 5.79a -5.57 （ ） ns 20 54.86± 7.39a 90.62 （ ） 45.32± 9.00a 16.38 （ ） ns 0 （CK ） 15.09± 1.60b 47.14± 25.71a ns Root 5 24.08± 4.95b （59.58 ） 34.45± 9.79a -26.92 （ ） ns 20 61.30± 7.94a 306.2 （ ） 52.26± 3.64a 10.86 （ ） ns
（U mg ） 表 4 Cd 胁迫对水稻 GST 活性的影响 · -1 prot Table 4 Effect of Cd exposure on the activity of GST · -1 prot in rice seedlings （U mg ）
Cd 处理浓度/mg L-1 · 项目 0 特优 559 K 优 818 种间差异 51.58±7.80b 71.91±0.24b * 5 Shoot 20 0 380.99±146.52b 185.49±44.74b ns 104.96±20.88a 103.5 （ ） 120.26±4.59a 133.2 （ ） 81.34±2.59b （13.11 ） 149.41±33.58a 107.8 （ ） ns ns Root 5 20 427.70±21.32ab （12.26 ） 562.96±8.02a 47.76 （ ） 446.90±90.26a 140.9 （ ） 323.81±42.72a 74.57 （ ） ns **
第 ２8 卷第 2 期
的品种差异，而且这种差异还与 Cd 处理浓度有关， 当 Cd 处理浓度为 5 mg L 时，特优 559 和 K 优818 · 的 Cd 转移率分别为 23.1%和 29.1%， 但差异不显著； 当 Cd 浓度上升至 20 mg L-1 时， · 两个品种的转移率分 别为 27.1%和 19.3%， 差异显著 （图 1 。 ） 特优 559 体内 的 GSH 和 GST 与 Cd 含量、干鲜重表现出显著或极
140.9%， 比同处理下特优 559 的 GST 活性还要高， 这很可能与 GSH 的下降 （表 3 有关。在高 Cd 胁迫 ） 下， 优 818 根部 GST 活性比低 Cd 处理略有下降， K 但仍远高于对照。 与此同时， 该品种根部 GSH 含量 转而上升， 转移率 Cd （S/R ）下降， 比同浓度下 特 优 559 的转移率低 9.82％ （图 1） 正如 Foyer 等[34]指出， 。 当一类抗氧化物质被大量消耗后，其他解毒过程就 会启动， 从而维持细胞的正常状态。 因此可以推测， 相 对 于 特 优 559 而 言 ， 优 818 可 能 具 备 更 好 的 K GSH 和 GST 协同作用机制， 从而减少了 Cd 毒害引起 的生物量下降。
显著的相关性，而 K 优 818 只有地上部的GST 活性 和 Cd 含量及鲜重显著相关。 这些都说明在不同程度 的 Cd 胁迫下， 耐性较强的 K 优 818 可能存在着不同 的解毒机制。GSH 是细胞中含量较多的抗氧化剂， 既可减少活性氧物质，又能螯合自由态 Cd 离子 [30]； GST 则调控 GSH 与有毒物质的结合， 促进细胞内 Cd 的区隔化过程，因此 Cd 胁迫下 GSH 和 GST 的变化 在一定程度上能解释水稻耐性的种间差异。 在本试验中， 两种水稻 GSH 含量的变化具有不 同的规律。例如， 胁迫诱导特优 559 植株 GSH 含 Cd 量升高， K 优 818 在低 Cd 处理下却有所下降， 而 根 部甚至减少了 26.92％ （表 4 ， ） 说明这两个品种的GSH 应答机制不一致。造成 K 优 818 植株 GSH 减少的可 能原因有以下几种：一是部分 GSH 被合成为 PC， 这 在 Yan 等 [31] 和 Aina 等 [31] 的研究中得到了证实； 二是 [15] GSH 在 GST 调控下与 Cd 结合 ， 形成 GS-Cd 络合 物向液泡转运 [33]； 三是作为还原底物合成了抗坏血 [14] 酸 。尽管在不同 Cd 处理下 K 优818 的 GSH 含量出 现了降低或升高， 但该品种地上部干重减少量比特优 559 小 （表 1 ， ） 表明除了 GSH 外， 该品种水稻还存在 其他解除 Cd 毒害的机制。 GST 在植物耐逆性中具有重要的作用， 可在多种 生物或非生物胁迫条件下被诱导， 催化 GSH 与有害 物质的结合， 并通过 ATP-结合转运酶的作用将聚合 物运输至液泡， 从而达到解毒的目的[12]。 除此之外， 某 些 GST 同功酶具有 GPOX 活性，能迅速降解由 AOS 引发的膜脂过氧化产物 [34]，减少氧化胁迫引起的损 伤。研究表明， 胁迫下 GST 活性显著提高[14,23,35]， Cd 本 试验也得到了类似的结果， 低浓度 Cd 胁迫下 GST 活 性增强， 根部尤其明显。两个品种根部 GST 活性远高 于地上部， 但在 Cd 影响下的变化 规 律 不 同 ， 未 在 受到 Cd 胁迫时，特优 559 的根部 GST 活性是 K 优 818 的 2 倍，说明不同基因型水稻 GST同功酶的组 成和表达可能有所不同，这在其他研究中也有所体 现[14,20,36]。 相对特优 559 而言， 优 818 的 GST 对 Cd 胁迫 K -1 L 更加敏感， 5 mg· Cd 处理下 GST 活性增加了 在
本研究采用耐性不同的两个水稻品种，分析了不 同程度 Cd 胁迫下 GSH 和 GST 应答机制的差异， 揭示 了水稻 GSH 和 GST 在 Cd 解毒和钝化过程中的重要 作用。由于水稻 GST 同功酶数目众多， 不同的亚类在 维持水稻正常代谢、 解除污染物毒害、 参与信号传导、 调控细胞程序性死亡等方面发挥着不同的作用[11-12,37]。 因此， 在今后的研究中， 需要确定与 Cd 解毒和钝化 有关的 GST 同功酶， 深入研究它们的功能。显然， 这 对于揭示耐性水稻的解毒机制、 提高水稻抗性、 减少 稻米 Cd 的积累具有重要的意义。
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２００9 年 2 月
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